Inżynieria Środowiska

2011/12

Materiały

do wykładu 12

05  01  2012

atom

10

−

10

m

10

−

14

m

ok.10

−

16

m

jądro

elektron

jądro atomowe

proton  

(+) 

neutron

nuklid

X

Z

A

liczba protonów i neutronów

liczba protonów

symbol
chemiczny 
pierwiastka

Z - stałe dla danego X!!!

N = A – Z   liczba neutronów

m

p

=

1,6724⋅10

−

27

kg

m

n

=

1,6747⋅10

−

27

kg

oddziaływania w jądrze atomowym

●

grawitacyjne (przyciągające) p-p, p-n, n-n

●

elektromagnetyczne  (odpychające) p-p

●

jądrowe (przyciągające) p-p, p-n, n-n

●

słabe  

siły jądrowe

●

przyciągające

●

niezależne ładunkowo (p-p, n-n, p-n)

●

krótkozasięgowe (zasięg ok. 10

-15

m)

●

niecentralne

●

podlegające wysycaniu

izotopy   Z=const

H

1

1

H

1

3

H

1

2

wodór

proton

deuter

proton + neutron

tryt

proton + 2 neutrony

C

6

12

C

6

14

C

6

13

(8)

U

92

235

U

92

238

U

92

234

(17)

(3)

węgiel

uran

Z

N

Z =N

ścieżka stabilności

α

Z

N

α

Z

A

przemiana 

α

X

Z

A

→

Y

Z −2

A−4

+

He

2

4

przemiana 

α

 

X

Z

A

Y

Z −2

A−4

α

α

γ

poziom podstawowy

przed rozpadem

poziom podstawowy

po rozpadzie

E

j

0

Z

N

Z = N

widmo rozpadu 

α

 

I

α

E

α

x

U (x)

rozpad 

α   

– efekt tunelowy 

U

b

U

α

U

92

235

U

b

≈

9 MeV

U

α

≈

4 MeV

przemiana 

β

przemiana

β

-

przemiana

β

-

X

Z

A

→

Y

Z +1

A

+

e

-

+̄ν

e

przemiana

β

-

przemiana

β

+

X

Z

A

→

Y

Z −1

A

+

e

+

+ν

e

Z

N

β

+

β

-

Z

A

β

+

β

-

Z

N

ścieżka stabilności - rozpady 

β

β

-

β

+

V (x )

x

x

protony

neutrony

V (x )

x

x

protony

neutrony

β

+

β

-

p →n+e

+

+ν

e

n → p +e

-

+̄ν

e

tylko wewnątrz jądra atomowego

I

β

E

β

E

max

E

max

⇒

T

1/ 2

widmo rozpadu 

β

 

neutrino

p +̄ν

e

→

n+e

+

e

+

+

e

-

= γ+γ

anihilacja

n+Cd →Cd

*

wychwyt neutronu

Cd

*

→

Cd +γ

1,022 MeV

9 MeV

30 ns

γ

γ

γ

γ

γ

γ

γ

poziom
podstawowy

X

*

Z

A

X

Z

A

przemiana

 γ

 

 

czas życia 10

-15

 s

"makroskopowe" czasy życia - izomery

X

*

Z

A

→

X

Z

A

+γ

I

γ

E

γ

rozpad

 γ

  - widmo

 

prawo rozpadu  promieniotwórczego

−

dN = N λ dt

N = N

0

e

−λ

t

stała rozpadu

λ

okres połowicznego rozpadu

t = T ⇒ N =

N

0

2

T =

ln 2

λ

dla nuklidów naturalnych: T ∈(10

−

7

s ;10

17

lat )

N

t

N

0

2

N

0

4

N

0

8

T

2T

3T

N

0

aktywność preparatu promieniotwórczego

A =

∣

dN

dt

∣

=

N λ

1Ci = 3,7⋅10

10

rozpad / s

1 Bq = 1 rozpad /s

kiur

bekerel

jednostki aktywności:

datowanie – metoda 

14

C 

N

7

14

+

n → C

6

14

+

p

azot

neutrony

T

1/2

=

5730 lat

rozpad

β

_

pochłanianie 

rozpad

C

14

C

14

β

_