Promieniotwórczość naturalna

Atom pierwiastka oznaczany
składa się z A nukleonów oraz
Z elektronów (na A nukleonów składa się Z protonów i A-Z neutronów).

np. 5 protonów+6 neutronów +5 elektronów

Trzy rodzaje promieniowania z jąder atomów

• promieniowanie alfa: emisja z jądra atomu dwóch protonów i dwóch neutronów, czyli jądra helu

• promieniowanie beta: emisja elektronu, powstałego z rozpadu
  w jądrze promieniotwórczym neutronu na proton, elektron i neutrino:
  

• promieniowanie gamma: emisja wysokoenergetycznego kwantu promieniowania elektromagnetycznego ze wzbudzonego jądra atomu

Prawo rozpadu promieniotwórczego:

jeżeli w czasie t=0 mamy w próbce N_o atomów promieniotwórczych,
to po czasie t pozostanie N atomów promieniotwórczych

gdzie λ jest pewną stałą, zwaną stałą rozpadu, charakterystyczną dla danego typu jąder

T_1/2 czas połowicznego rozpadu - czas, po którym w próbce pozostanie połowa jąder promieniotwórczych

Promieniotwórczość (2) i reakcje jądrowe

Preparat promieniotwórczy możemy scharakteryzować podając jego aktywność promieniotwórczą a, zdefiniowaną wzorem:

równą liczbie rozpadów na sekundę. Jednostką aktywności w układzie SI jest bequerel (bekerel): 1Bq = 1 rozpad/sek.

gdzie a_o = λN_o jest aktywnością promieniotwórczą w chwili początkowej t = 0.

Procesy jądrowe

Reakcje jądrowe są to procesy w których jądro oddziałuje z inną cząstką
i powstaje nowe jądro.

X + a → Y + b (inne cząstki ...)

np.

We wszystkich reakcjach jądrowych są spełnione następujące prawa zachowania:

• prawo zachowania energii całkowitej (zgodne z mechaniką relatywistyczną)

• prawo zachowania pędu

• prawo zachowania ładunku elektrycznego

• prawo zachowania liczby nukleonów

Przy reakcji jądrowej może być wydzielana lub pochłaniana energia. Energię wydzieloną w czasie reakcji możemy obliczyć ze wzoru:

Defekt masy

Masa jądra jest zawsze mniejsza od sumy oddzielnych mas cząstek składających się na jądro. Różnicę tę nazywamy niedoborem lub defektem masy lub jeżeli wyrazimy tę różnicę w jednostkach pracy, energią wiązania jądra. Np. dla jądra helu:

Δm = m_Helu - 2m_protonów - 2m_neutronów

Energia wiązania będzie równa: ΔE = Δm ⋅ c²

Promieniotwórczość - zadania

Pożyteczne stałe:

Liczba Avogadro: N_A = 6.022⋅10²³ cząsteczek/mol

C 28.17

Ile jąder rozpadnie się w ciągu 1 sek w próbce radioaktywnego izotopu irydu

i ile atomów promieniotwórczych pozostanie po 30 dniach, jeżeli początkowo było 5 g irydu.

C 27.28

Radioaktywny pierwiastek po wyemitowaniu jednej cząstki alfa i dwóch cząstek beta przekształcił się w jądro uranu
. Co to był za pierwiastek?

K 38.17

W ciągu czasu t=4 h, p=75% początkowej liczby jąder promieniotwórczych rozpadło się. Obliczyć czas połowicznego rozpadu i stałą rozpadu.

K 38.16

Czas połowicznego rozpadu izotopu strontu
wynosi T_1/2=20 lat. Jaki procent pierwotnej liczby jąder pozostanie po upływie czasu: a) t₁ = 10 lat, b) t₂ = 80 lat?

K 38.32

Obliczyć, ile energii wydzieliłoby się podczas rozszczepienia wszystkich jąder m = 1 kg 
, jeżeli przy rozszczepieniu każdego jądra wydziela się energia ΔE = 200 MeV.

Zad

Poszukać w tablicach energii wiązania jąder
oraz
. Które z tych jąder jest trwalsze?

C 27.51

Znaleźć energię powstającą przy powstaniu 1 g helu z protonów i neutronów.

albega3.doc

---