Radioaktiivinen hajoaminen

Esitys aiheesta: "Radioaktiivinen hajoaminen"— Esityksen transkriptio:

1 Radioaktiivinen hajoaminen
Mikko Rahikka 2001/2007

2 Radioaktiivisuus Radioaktiivinen hajoaminen hajoamislaki, aktiivisuus
nuklidikartta, sidososuus alfa beeta, heikko vv. gamma muut (elektronisieppaus, neutronisäteily…) hajoamislaki, aktiivisuus hajoamissarjat ydinreaktiot fuusio, tähdet fissio, voimala, pommi säteilysuojelu annos ALARA 1/1/2019

3 Nuklidikartta 1/1/2019

4 Sidososuus 1/1/2019

5 Miksi sidososuus on suurin keskiraskailla ytimillä?
Jos ytimessä on vähän protoneja, yhteen kohdistuu keskimäärin pienempi sähköinen poistovoima. Keskiraskailla jokaiseen kohdistuu suurempi. Raskailla protonit ovat jo liian etäällä toisistaan, joten vv. on keskimäärin heikompi; vahvalla vv:llä on lyhyt kantama 1/1/2019

6 Alfahajoaminen Ytimestä lähtee alfahiukkanen eli heliumydin.
Kyseessä on kahden kappaleen probleema, joten sekä tytärydin ja alfa saavat tietyn osuuden vapautuvasta energiasta. 10 MeV:in alfan kantama ilmassa on noin 10 cm. Pysähtyy paperiarkkiin. 1/1/2019

7 Alfahajoamisen energia
Saadaan laskemalla massavaje ja siitä reaktioenergia Q. Energian ja liikemäärän säilymislakien avulla saadaan: 1/1/2019

8 Alfahajoamisen spektri
Koska kyseessä on kahden kappaleen tapaus ja Q on vakio, niin alfan spektrissä on ”piikki”! 1/1/2019

9 Beetahajoaminen Beetasäteilyn spektri on jatkuva.
Kyseessä on kolmen kappaleen probleema 1/1/2019

10 Beetamiinus Neutriinon olemassaolon ennusti W. Pauli 1930.
Beetamiinushajoamisessa syntyy tytärydin, beetamiinus (eli elektroni) ja antineutriino. Ytimen neutroni muuttuu protoniksi, elektroniksi ja antineutriinoksi Ilmiön selittämiseksi tarvitaan uusi ytimessä vaikuttava vv. nimeltään heikko vuorovaikutus. 1/1/2019

11 Beetaplus Protoni muuttuu neutroniksi, positroniksi (eli elektronin antihiukkaseksi) ja neutriinoksi. Neutriino on varaukseton massa on äärimmäisen pieni (0 eV?) heikko vuorovaikutus kaiken aineen kanssa nopeus lähes valon nopeus Löydettiin kokeellisesti vasta 1956 1/1/2019

12 Elektronisieppaus Ydin kaappaa sisimmän elektronin.
Uudella ytimellä on yhtä pienempi varaus. Protoni muodostaa elektronin kanssa neutronin ja vapautuu yksi neutriino. 1/1/2019

13 Gammahajoaminen Radioaktiivisen hajoamisen tuloksena ydin voi jäädä virittyneeseen tilaan. Tila purkautuu smg-säteilynä eli gammakvanttina. Gammasäteily on erittäin läpitunkevaa. Absorboituu aineeseen valosähköilmiössä (elektronin liike-energiaksi) Comptonin ilmiössä (siroaminen elektronista) parinmuodostuksessa (energia muuttuu aineeksi) absorboitumisessa ytimeen 1/1/2019

14 Efektiivinen annos Kun tutkitaan säteilyn ihmiselle aiheuttamaa haittaa, käytetään suurena efektiivistä annosta, jonka yksikkö on sievert Sv. Suomalaisen vuosiannos on noin 4 mSV. 10 Sv lyhyellä aikavälillä saatuna on kuolemaksi. 1/1/2019

15 Hajoamislaki Aktiivisuus Hajoamislaki samat pätevät aktiivisuudellekin
1/1/2019

16 Hajoamissarjat Keltainen uraanisarja aiheuttaa Suomen radonongelman
1/1/2019

17 Ydinreaktiot Jos massavaje on positiivinen, niin energiaa vapautuu.
Ensimmäinen keinotekoinen E. Rutherford 1919: Keinotekoisissa ydinreaktioissa synnytettyjä radioaktiivisia isotooppeja kutsutaan radioisotoopeiksi. 1/1/2019

18 Fuusio Kaksi kevyttä ydintä yhtyy.
Tapahtuu tähtien sisällä ja fuusio- eli vetypommeissa. Tähden sisällä voi fuusion ansioista syntyä alkuaineita rautaan asti. Raskaammat ovat syntyneet supernovaräjähdyksen yhteydessä fuusiolla. Katso: tai kalvoina 1/1/2019

19 Fissio Raskas ydin hajoaa kahdeksi keskiraskaaksi ytimeksi, samalla vapautuu neutroneja. Hallitussa ketjureaktiossa yksi neutroni laukaisee keskimäärin yhden fission. Katso: 1/1/2019