Rozpady promieniotwórcze

Podobne dokumenty
Rozpady promieniotwórcze

Podstawowe własności jąder atomowych

OCHRONA RADIOLOGICZNA PACJENTA. Promieniotwórczość

Autorzy: Zbigniew Kąkol, Piotr Morawski

Fizyka promieniowania jonizującego. Zygmunt Szefliński

doświadczenie Rutheforda Jądro atomowe składa się z nuklonów: neutronów (obojętnych elektrycznie) i protonów (posiadających ładunek dodatni +e)

Reakcje jądrowe dr inż. Romuald Kędzierski

Rozpad alfa. albo od stanów wzbudzonych (np. po rozpadzie beta) są to tzw. długozasięgowe cząstki alfa

Reakcje rozpadu jądra atomowego

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Promieniowanie jonizujące

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Promieniowanie jonizujące

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

W2. Struktura jądra atomowego

SYMULACJA GAMMA KAMERY MATERIAŁ DLA STUDENTÓW. Szacowanie pochłoniętej energii promieniowania jonizującego

Energetyka Jądrowa. Wykład 3 14 marca Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Fizyka współczesna. Jądro atomowe podstawy Odkrycie jądra atomowego: 1911, Rutherford Rozpraszanie cząstek alfa na cienkich warstwach metalu

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 8 Rozszczepienie jąder i fizyka neutronów

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 40 FIZYKA JĄDROWA

Promieniowanie jądrowe w środowisku człowieka

Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią

Jądra dalekie od stabilności

Spis treści. Trwałość jądra atomowego. Okres połowicznego rozpadu

Promieniotwórczość naturalna. Jądro atomu i jego budowa.

Poziom nieco zaawansowany Wykład 2

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

CHEMIA LEKCJA 1. Budowa atomu, Izotopy Promieniotwórczość naturalna i sztuczna. Model atomu Bohra

Własności jąder w stanie podstawowym

A - liczba nukleonów w jądrze (protonów i neutronów razem) Z liczba protonów A-Z liczba neutronów

Eksperymenty z wykorzystaniem wiązek radioaktywnych

NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI PODSTAWOWE INFORMACJE O REAKCJACH JĄDROWYCH - NEUTRONOWA ANALIZA AKTYWACYJNA

Promieniowanie jonizujące

r. akad. 2012/2013 Wykład IX-X Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich Fizyka jądrowa Zakład Biofizyki 1

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

1. JĄDROWA BUDOWA ATOMU. A1 - POZIOM PODSTAWOWY.

Wyk³ady z Fizyki. J¹dra. Zbigniew Osiak

Jądra dalekie od stabilności

Granice świata nuklidów

Podstawy Fizyki Jądrowej

Odkrycie jądra atomowego - doświadczenie Rutherforda 1909 r.

Rozpad gamma. Przez konwersję wewnętrzną (emisję wirtualnego kwantu gamma, który przekazuje swą energię elektronom z powłoki atomowej)

I etap ewolucji :od ciągu głównego do olbrzyma

Opracowała: mgr Agata Wiśniewska PRZYKŁADOWE SPRAWDZIANY WIADOMOŚCI l UMIEJĘTNOŚCI Współczesny model budowy atomu (wersja A)

Oddziaływanie cząstek z materią

Foton, kwant światła. w klasycznym opisie świata, światło jest falą sinusoidalną o częstości n równej: c gdzie: c prędkość światła, długość fali św.

Wykres Herzsprunga-Russela (H-R) Reakcje termojądrowe - B.Kamys 1

Budowa atomu. Izotopy

2. Emisja promieniowania jonizującego

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Budowa atomu, układ okresowy i promieniotwórczość

Podstawy fizyki subatomowej. 3 kwietnia 2019 r.

Podstawowe własności jąder atomowych

O egzotycznych nuklidach i ich promieniotwórczości

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Promieniotwórczość NATURALNA

Katedra Fizyki Jądrowej i Bezpieczeństwa Radiacyjnego PRACOWNIA JĄDROWA ĆWICZENIE 6. Wyznaczanie krzywej aktywacji

FIZYKA IV etap edukacyjny zakres podstawowy

Jądro atomowe Wielkości charakteryzujące jądro atomowe

Promieniowanie jonizujące

Fizyka atomowa i jądrowa

Podstawy Fizyki Jądrowej

Widma atomowe. Fizyka atomowa i jądrowa. Dawne modele atomu. Widma atomowe. Linie emisyjne kwantowanie poziomów energetycznych

WYZNACZANIE PROMIENIOWANIA RADONU Instrukcja dla uczniów szkół ponadpodstawowych

Wykład 41 Liczby magiczne. Model powłokowy jąder

ODKRYCIE PROMIENIOTWÓRCZOŚCI PROMIENIOWANIE JĄDROWE I JEGO WŁAŚCIWOŚCI

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

Zadanie 2. (1 pkt) Jądro izotopu U zawiera A. 235 neutronów. B. 327 nukleonów. C. 143 neutrony. D. 92 nukleony

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Pψ ψ ψ. r p r p. r r, θ π θ, ϕ π + ϕ. , 1 l m

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

FIZYKA KLASA I LICEUM OGÓLNOKSZTAŁCĄCEGO

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

13. Izotopy. Atomy tego samego pierwiastka chemicznego mogą występować w postaci izotopów, to jest atomów o rożnych liczbach masowych, co w

dn dt Promieniotwórczość

Po 1 mld lat (temperatura Wszechświata ok. 10 K) powstają pierwsze gwiazdy.

Wyznaczanie czasu połowicznego zaniku izotopu promieniotwórczego

E 2 E = 2. Zjawisko Mössbauera. Spoczywające jądro doznaje przejścia e-m z emisją fotonu γ. Zastosujmy zasadę zachowania energii i pędu:

Detekcja promieniowania jonizującego. Waldemar Kot Zachodniopomorskie Centrum Onkologii w Szczecinie

Fizyka jądrowa. Podstawowe pojęcia. Izotopy. budowa jądra atomowego przemiany promieniotwórcze reakcje jądrowe. jądra atomowe (nuklidy) dzielimy na:

Prawo rozpadu promieniotwórczego. Metoda datowania izotopowego.

Badanie Gigantycznego Rezonansu Dipolowego wzbudzanego w zderzeniach ciężkich jonów.

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Ochrona radiologiczna

Wyznaczanie bezwzględnej aktywności źródła 60 Co. Tomasz Winiarski

Energetyka Jądrowa. Wykład 28 lutego Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Fragmentacja pocisków

Promieniowanie jonizujące

PROMIENIOTWÓRCZOŚĆ. A) równa B) mniejsza C) większa D) nie mniejsza (sumie) od sumy mas protonów i neutronów wchodzących w jego skład.

FIZYKA JĄDRA ATOMOWEGO

Promieniowanie jonizujące

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Wstęp do fizyki jądrowej Tomasz Pawlak, 2013

Instytut Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana, Warszawa

PROGRAM NAUCZANIA Z FIZYKI SZKOŁA PONADGIMNAZJALNA ZAKRES PODSTATOWY

Widmo elektronów z rozpadu beta

Jądra o wysokich energiach wzbudzenia

Elementy fizyki jądrowej

Transkrypt:

Rozpady promieniotwórcze Przez rozpady promieniotwórcze rozumie się spontaniczne procesy, w których niestabilne jądra atomowe przekształcają się w inne jądra atomowe i emitują specyficzne promieniowanie α γ β X rozszczepienie Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 1

Rozpady promieniotwórcze Rodzaje rozpadów promieniotwórczych: Rozpad alfa emisja α 4 He (Z=2,N=2) Rozpad beta emisja e i antyneutrina (β ), e + i neutrina (β + ), wychwyt elektronu z emisją neutrina Rozpad gamma emisja kwantu gamma (γ) Rozpad protonowy emisja protonu (p) Rozpad neutronowy emisja neutronu (n) Rozszczepienie emisja 2 fragmentów oraz neutronów Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 2

Tablica nuklidów schematy rozpadów Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 3

Jądra podlegające rozpadowi alfa Jądra zaznaczone na żółto na wykresie podlegają rozpadowi alfa α (A,Z) (A 4,Z 2) + (4,2) Są to jądra ciężkie położone powyżej ścieżki stabilności Widać 3 wyraźne wyspy zaczynające się powyżej liczb magicznych Z>50 i N>50 N>82 Z>82 Oczywiście gdy N>82 i Z>82 także obserwuje się rozpad alfa Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 4

Jądra podlegające rozpadowi beta Rozpad beta zachodzi dla izobarów, tzn. jądra początkowe i końcowe mają tę samą liczbę masową A lecz różnią się ładunkiem (następuje zmiana N/Z) β (A,Z) (A,Z+1) + e + υ e β + (A,Z) (A,Z 1) + e + + υ e (A,Z) + e (A,Z 1) + υ e Rozpad beta minus zachodzi dla jąder położonych poniżej ścieżki stabilności Rozpad beta plus i wychwyt elektronu dla jąder powyżej ścieżki stabilności Procesy te pojawiają się w całym zakresie liczby masowej Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 5

Jądra podlegające rozpadowi gamma Emisja kwantów gamma zachodzi dla wszystkich jąder przy przechodzeniu z wyżej położonych energetycznie stanów do niższych γ (A,Z) (A,Z) + γ Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 6

Jądra emitujące nukleon Rozpad nukleonowy zachodzi dla jąder poza linią odpadnięcia (drip line) protonów lub neutronów. Znanych jest obecnie ponad 20 jader emiterów protonów p (A,Z) (A 1,Z 1) + (1,1) (A,Z) n (A 1,Z) + (1,0) Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 7

Jądra ulegające rozszczepieniu (fission) Spontanicznemu rozszczepieniu podlegają tylko bardzo ciężkie jądra (A,Z) (A 1,Z 1 ) + (A 2,Z 2 ) + k n ignorując ewentualną emisję cząstek innych niż neutrony: Z 1 + Z 2 = Z i A 1 + A 2 + k = A (k=2-4) Bariera na rozszczepienie znikałaby dla parametru rozszczepialności Z 2 /A ~ 47 Neutron Energy Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 8

Rozpady egzotyczne Marek Pfützner IFD UW emisja 2 protonów (2002) Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 9

Rozpady egzotyczne Rozpad z emisją cząstki (klastra) cięższej niż α (A,Z) (A A c,z Z c ) + (A c,z c ) znane 10 typów (od 1984) 14 C, 20 O, 23 F, 24 Ne, 25 Ne, 26 Ne, 28 Mg, 30 Mg, 32 Si, 34 Si prawdopodobieństwo w stosunku do rozpadu α mniejsze o 9 ( 14 Cz 223 Ra) do 16 ( 34 Si z 242 Cm) rzędów wielkości preferowane jądro końcowe podwójnie magiczne (lub bliskie) podwójnie magicznemu we wszystkich zaobserwowanych dotychczas takich rozpadach jądrem końcowym był 208 Pb lub bliskie doń jądro Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 10

Statystyczne prawa rozpadu Czas życia nietrwałego jądra opisany jest rozkładem wykładniczym: gdzie, a średni czas życia jest ze stałą rozpadu wzorem: związany Stała rozpadu występuje w równaniu różniczkowym, którego rozwiązaniem jest N(t): Inną wielkością charakteryzującą czas życia jest tzw. półokres rozpadu po którym połowa jąder rozpadnie się (a połowa wyjściowych pozostanie), więc prawo rozpadu można też zapisać: Średni czas życia to inaczej wartość oczekiwana czasu życia a czas połowicznego rozpadu to jego mediana. Związane są wzorem: Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 11

Statystyczne prawa rozpadu c.d. Zależność liczby radioaktywnych jąder od czasu: Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 12

Aktywność Radioaktywność charakteryzowana jest przez liczbę rozpadów w jednostce czasu zwaną aktywnością A : Jednostkami aktywności są: 1 Becquerel (Bq) = 1 rozpad/s 1 Curie (Ci) = 3,7 x 10 10 rozpadów/s (jest to stara jednostka odpowiadająca aktywność 1 g radu 226 Ra) Jeżeli jądro może rozpadać się różnymi sposobami to stała rozpadu (opisująca aktywność) jest sumą poszczególnych stałych: Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 13

Aktywność c.d. Zmiana aktywności w czasie jest oczywiście opisana także funkcją eksponencjalną: Dla próbki o znanej aktywności A liczba rozpadów w przedziale czasu Δt jest równa: Tylko dla Δt «T ½ można przyjąć A jako stałe w ciągu Δt czyli liczba rozpadów jest: Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 14

Szereg promieniotwórczy A B C Zmiana liczby radioaktywnych jąder opisana jest przez równania Rysunek ilustruje sytuację gdy Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 15

Rozpad sukcesywny 1 2 3 stabilne Dla dostaniemy: promieniotwórcza równowaga wiekowa Dla dostaniemy: przejściowa równowaga promieniotwórcza Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 16

Podstawy Fizyki Jądrowej Do zobaczenia za tydzień Wykład 3 Podstawy Fizyki Jądrowej - St. Kistryn 17