放射性壊変と放射能 / 核分裂

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放射性壊変と放射能

(R5.5, R4.1.4.13, R3.14(生物), R3.19, R1.2.3.4)
・放射能A 
 A = -dN/dt = λ×N

・壊変定数λ
 λ = loge2/T  0.693/T
 T:半減期
 
・原子数N 
(R5.1.3, R4.2(実務), R3.4)
 N = w/W×6.02×1023
 w:放射性物質の質量
 W:対象物質の原子量
 w/W:モル数
 6.02×1023:アボガドロ定数

・分岐比  (R2.1,R1.2.7(物理))
 λ=λ1+λ2+λ3+…… 
 λ1,λ2,λ3:部分半減期
 分岐比 → λ1:λ2=T2:T1

・平均寿命τ
 τ=1/λ1.44×T

・壊変図
(R4.17)

 

放射性壊変の方法に関してはこちら↓
「対策ノート:放射性壊変」

放射性壊変
(R5.3, R3.6, R2.7) α壊変 (R4.20, R2.8.12,R1.6.31)  (A,Z) → (A-4,Z-2) + α ・親核種からα粒子が飛び出す ・壊変条件 :Q>0  Q値={M親-(m娘+α)}×C2  M親:親核種の質量   m娘:娘核種の質量   C:光速 ・エネルギー保存則  (R3.31)  Q=1/2×mαvα2 + 1/2×m娘v娘2 ・運動量保存則  (R4.12, R3.31)  m娘v娘=mαvα ・α粒子のエネルギーEα  Eα=1/2×mαvα2  Eα=m娘 / (m娘+mα)×Q →α線は線スペクトルのエネルギーをもつ →Eαはトンネル効果(量子力学的説明)によってクーロン障壁を超える ・生成核の反跳エネルギーEb (R3.13)  Eb=mα/ (m娘+mα)×Q    =(mα/ m娘)×Eα ・ガイガー・ヌッタルの法則   放出されるα粒子のエネルギーと崩壊定数の経験的関係を示す式  短い半減期の核種からのα線エネルギー>長い半減期の核種からのα線エネルギー β-壊変  (R2.32)  (A,Z) → (A,Z+1) + ...

 

放射線計測で得られる計数

 (R1.5(物理))
・t0からt秒までの壊変数T
 T=N×(1-e-λt) = A0/λ×(1-e-λt)
 A0,N0:t0の時の放射能,原子数

・t秒計測したときの検出される確率p
 p=ε×(1-e-λt)
 ε:検出効率

 

自発核分裂

 (R1.11)
 α壊変と同様に,トンネル効果によっておこる
代表核種:「235U」「238U」「239Pu」「240Pu

 

誘導核分裂

 親燃料物質+速中性子
核分裂性物質+速中性子or熱中性子

 核分裂
→核分裂生成物+核分裂片

・即発中性子
核分裂直後に放出される中性子

・遅発中性子
核分裂後にやや遅れて放出される中性子

 

核分裂生成物

(R5.11, R4.8, R2.9)
235U分裂 235U(n)
:「137Cs」「90Sr」「99Mo」「131I」「133Xe
 平均2.52MeV程度の中性子が放出される
 核分裂の収率の極大は原子量95または138付近
 原子番号138付近の生成物は中性子過剰核となる

90Sr β-:0.546MeV 90Y β-:2.28MeV 90Zr
28.8(y)  64.1(h)

 

137Cs β-:0.514MeV 137mBa IT:0.662MeV 137Ba
30.17(y) 2.55(m)

 

144Ce β-:0.318MeV 144Pr β-:3MeV 144Nd
284(d) 17.3(m)

 

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 R3.19 → 物理学の令和3年の19問目
 R3.14(生物) → 物理学ではなく、生物学の令和3年の14問目
 R2.15 → 物理学の令和2年の15問目
 R1.2.3 → 物理学の令和1年の2問目と3問目


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