

Jakie są kryteria trwałości jądra atomowego?

Jakie są kryteria trwałości jądra atomowego?

N

Z

20

A = Z + N

Z

E

56

Fe (8,79 MeV/nukleon)

239

U (7,6 MeV/nukleon)

2

H (1,12 MeV/nukleon)

1 MeV = 1,6 ·10

-13

J

Z

N

Liczba trwałych

izotopów

p

p

164

p

np

55

np

p

50

np

np

4

Liczby magiczne:

2, 8, 20, 28, 50, 82,
126, 184

p - parzyste, np – nieparzyste



Co to są tzw. "liczby magiczne”?

Co to są tzw. "liczby magiczne”?



Teorie struktury jądra atomowego:

Teorie struktury jądra atomowego:

1. Model powłokowy

2. Model kroplowy



Jakie znamy rodzaje przemian jądrowych?

Jakie znamy rodzaje przemian jądrowych?

N/Z

N/Z



Jak wykorzystuje się regułę przesunięć Soddego - Fajansa

Jak wykorzystuje się regułę przesunięć Soddego - Fajansa

w równaniach opisujących przemiany jądrowe

w równaniach opisujących przemiany jądrowe

?

?

Emisja neutronów

Emisja neutronów

(

(

o

o

1

1

n):

n):

36

87

Kr -->

36

86

Kr +

0

1

n

Emisja promieniowania

Emisja promieniowania

β

β

–

–

:

:

0

1

n -->

1

1

p +

-1

0

e +

ν

6

14

C -->

7

14

N +

-1

0

e

+ ν

56

141

Ba -->

57

141

La -->

58

141

Ce -->

59

141

Pr

18` 3,7h 28d

N

Z

20

A = Z + N

τ

1/2

=

N/Z

N/Z

Emisja promieniowania β

Emisja promieniowania β

+

+

:

:

1

1

p -->

0

1

n +

1

0

e + ν

10

19

Ne

-->

9

19

F +

1

0

e + ν

Wychwyt K:

Wychwyt K:

1

1

p +

-1

0

e -->

0

1

n + ν + X

4

7

Be +

-1

0

e -->

3

7

Li + ν +

X

19

40

K +

-1

0

e -->

18

40

Ar + ν

+ X

Emisja promieniowania

Emisja promieniowania

α

α

i

i

energii (γ):

energii (γ):

92

238

U -->

90

234

Th +

2

4

He

+ γ

53

131

I -->

53

131

I + γ

N

Z

20

A = Z + N

6

,

1

90

144

587

,

1

92

146







Izotopy promieniotwórcze występujące w przyrodzie:

19

40

K (0,0118) τ

1/2

= 1,27·10

9

y

37

87

Rb (27,85) τ

1/2

= 5,7·10

10

y

90

238

Th (100) τ

1/2

= 1,39·10

10

y

92

238

U (99,27) τ

1/2

= 4,51·10

9

y

49

In,

57

La,

58

Ce,

60

Nd,

62

Sn,

64

Gd,

75

Re,

78

Pt

 Co nazywa się "defektem masy" (

Δm

)?

Δm = Σ(produktów) -
Σ(substratów) < 0

Reakcje jądrowe:

-

-

Rozszczepienie jądrowe

Rozszczepienie jądrowe

92

235

U +

0

1

n -->

54

139

Xe +

38

95

Sr + 2

0

1

n

92

235

U +

0

1

n -->

56

143

Ba +

36

90

Kr + 3

0

1

n

92

235

U +

0

1

n -->

53

135

I +

39

97

Y + 4

0

1

n

Energia uzyskana z 1 kg U wynosi ok. 8,23 ·10

13

J

-

-

Synteza termojądrowa

Synteza termojądrowa

1

2

H +

1

2

H -->

1

3

H +

1

1

H

1

2

H +

1

2

H -->

2

4

He +

γ

1

2

H +

1

2

H -->

2

3

He +

0

1

n

Energia uzyskana z 1 kg deuteru wynosi

ok. 7 ·10

16

J

E = Δm

E = Δm

∙ c

∙ c

2

2

Z

E

56

Fe (8,79 MeV/nukleon)

239

U (7,6 MeV/nukleon)

2

H (1,12

MeV/nukleon)

1 MeV = 1,6 ·10

-13

J

-

Zegar archeologiczny

Zegar archeologiczny

-

-

Otrzymywanie nuklidów

Otrzymywanie nuklidów

7

14

N +

0

1

n -->

6

14

C +

1

1

p

7

14

N (n,p)

6

14

C

6

14

C -->

7

14

N +

-1

0

e + ν

6

14

C/

6

12

C = const.

7

14

N (α, p)

8

17

O

11

23

Na (p,n)

12

23

Mg

48

113

Cd (n,γ)

48

114

Cd

Ciężkie jądra (

α;

6

12

C;

10

Ne

,

n; p; α

) Transuranowce

- Reakcja jądrowa:

- Reakcja jądrowa:

- Przemiana jądrowa:

- Przemiana jądrowa:



Zadanie

Zadanie

Okres połowicznego rozpadu

Okres połowicznego rozpadu

131

131

I τ

I τ

1/2

1/2

= 8,7 [d]. Po jakim czasie

= 8,7 [d]. Po jakim czasie

aktywność

aktywność

radiochemiczna tego izotopu zmniejszy się do 5% wartości

radiochemiczna tego izotopu zmniejszy się do 5% wartości

początkowej?

początkowej?

Rozwiązanie:

Rozwiązanie:

N = N

o

·

e

-λt

Logarytmując, otrzymuje się:

λ

= 1/t · ln

(N

o

/N)

ln (N/N

o

) = -

λ·t

Gdy N = 1/2 N

o

, t = τ

1/2

τ

1/2

=

(ln2)/λ

λ = (ln2)/

τ

1/2

Obliczanie stałej rozpadu promieniotwórczego

131

I (λ):

λ = (ln2)/8,7 = 0,693/8,7 =
0,0797 [d

-1

]

Aktywność radiochemiczna izotopu

131

I osiągnie wartość 5% aktywności początkowej

 N/N

o

= 0,05, czyli N

o

/N = 20

.

t = 1/λ ·
ln(N

o

/N)

A zatem wstawiając do
wzoru:

otrzymuje się:

t = (ln20)/0,0797 = 37,59 dnia