Номер 1193, страница 158 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

1193. Почему радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах?

Радиоактивные препараты являются источниками ионизирующего излучения, которое представляет опасность для живых организмов и окружающей среды. Процесс радиоактивного распада сопровождается испусканием различных видов излучения, основными из которых являются альфа-частицы ($\alpha$), бета-частицы ($\beta$) и гамма-кванты ($\gamma$). Эти виды излучения обладают разной проникающей способностью.

• Альфа-излучение (представляет собой ядра атомов гелия) имеет очень низкую проникающую способность. Его может полностью остановить лист бумаги или даже верхний слой кожи.
• Бета-излучение (поток электронов или позитронов) более проникающее, чем альфа-излучение, но его можно задержать слоем алюминия толщиной в несколько миллиметров.
• Гамма-излучение (электромагнитное излучение высокой энергии) обладает самой высокой проникающей способностью. Оно способно проходить через значительные толщи материалов, и для защиты от него требуются специальные меры.

Именно для защиты от наиболее опасного и проникающего гамма-излучения радиоактивные препараты хранят в контейнерах из свинца. Свинец (Pb) является оптимальным материалом для этой цели по нескольким причинам:

1. Высокая плотность. Свинец — очень плотный металл, его плотность составляет около $11,34 \text{ г/см}^3$. Благодаря высокой плотности в малом объеме вещества содержится большое количество атомов, что увеличивает вероятность взаимодействия гамма-квантов с материалом и их поглощения.
2. Большой атомный номер. Свинец имеет большой атомный номер ($Z=82$). Эффективность поглощения гамма-лучей веществом сильно возрастает с увеличением атомного номера элемента. Это связано с тем, что основные механизмы взаимодействия гамма-излучения с веществом (фотоэлектрический эффект, комптоновское рассеяние) более вероятны для атомов с большим количеством электронов.

Необходимость использования именно толстостенных контейнеров объясняется характером поглощения гамма-излучения. Интенсивность излучения не падает до нуля мгновенно, а ослабляется по экспоненциальному закону при прохождении через вещество. Этот закон описывается формулой: $I = I_0 \cdot e^{-\mu x}$, где $I_0$ — начальная интенсивность излучения, $I$ — интенсивность после прохождения слоя толщиной $x$, а $\mu$ — линейный коэффициент ослабления, который зависит от материала поглотителя и энергии гамма-квантов. Чтобы ослабить интенсивность излучения до безопасного для человека уровня, необходима достаточная толщина защитного слоя ($x$). Чем выше активность препарата, тем толще должны быть стенки контейнера.

Ответ: Радиоактивные препараты хранят в толстостенных свинцовых контейнерах, так как свинец, обладая высокой плотностью и большим атомным номером, эффективно поглощает наиболее проникающее гамма-излучение. Толстые стенки контейнера необходимы для того, чтобы снизить интенсивность излучения до безопасного для человека и окружающей среды уровня.