Энергия распада (|uyjinx jgvhg;g)
Энергия распада — изменение энергии, которое происходит в ядре при радиоактивном распаде.
Радиоактивный распад — процесс, при котором радиоактивое атомное ядро теряет энергию путём испускания ионизирующих частиц и излучения. В результате распада, или потери энергии, атом одного типа (называемый родительским нуклидом) преобразуется в атом другого типа (называемый продуктом распада).
Количественное описание распада
[править | править код]Разность энергий ядер обычно обозначается Q:
Энергия распада обычно выражается в единицах энергии МэВ (миллион электронвольт) или кэВ (тысяча электронвольт):
Выделяют следующие типы радиоактивного распада:
- гамма-излучение,
- бета-распад (энергия распада распределяется между испускаемым электроном и нейтрино, которое испускается одновременно),
- альфа-распад.
Энергия распада — разность масс Δm между родительским атомом и продуктами распада. Она равна энергии излучения E. Если A — активность, то есть число распадающихся атомов в единицу времени, M — молярная масса, тогда мощность излучения P равна:
или
или
Пример: 60Co распадается в 60Ni. Разность масс Δm равна 0,003 а. е.м. Испущенная энергия приблизительно равна 2,8 МэВ. Молярная масса равна 59,93. Период полураспада T равный 5,27 года соответствует активности A = N [ ln(2) / T ], где N — число атомов на моль, а T — период полураспада. С учётом перевода единиц измерения мощность излучения для 60Co составит 17,9 Вт/г.
Мощность излучения в Вт/г для некоторых изотопов:
- 60Co: 17,9
- 238Pu: 0,57
- 137Cs: 0,6
- 241Am: 0,1
- 210Po: 140 (Т = 136 сут)
- 90Sr: 0,9
- 226Ra: 0,02
Для радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов) нужна высокая энергия распада и большой период полураспада. Чтобы уменьшить стоимость и вес радиационной защиты, предпочтение отдаётся источникам, не испускающим мощное гамма-излучение. Из вышеприведённого перечня видно, почему несмотря на чрезвычайно высокую стоимость — 238Pu, имеющий период полураспада около 80 лет и слабое гамма-излучение, используется в РИТЭГах. 90Sr имеет практически все показатели хуже, чем 238Pu: период полураспада короче, он испускает бета-излучение, а не альфа-излучение, от которого легче защититься, и испускает значительное гамма-излучение при распаде дочернего нуклида 90Y, но из-за высокого выхода продукта ядерного деления и простоты его химического отделения от остальных продуктов деления, РИТЭГи на основе титаната стронция широко использовались в труднодоступных местностях на протяжении большей части XX века. Несмотря на то, что кобальт-60 широко используется для облучения продуктов питания, его не рационально использовать в качестве изотопа для РИТЭГов, поскольку большинство его энергии распада выделяется в виде гамма-лучей, что требует существенной защиты. Более того, период полураспада 5 лет — слишком короткий для большинства задач.
Примечания
[править | править код]- ↑ Alpha Decay . Soton. Дата обращения: 31 марта 2021. Архивировано 8 мая 2016 года.
- ↑ Choppin, Gregory R. Radiochemistry and nuclear chemistry. — 3rd. — Woburn, MA : Butterworth-Heinemann, 2002. — P. 62. — ISBN 978-0-08-051566-3.