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铀238α衰变

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-28 17:44   点击:217  编辑:admin   手机版

一、铀238α衰变

铀238是一种放射性元素,其放射性强度相对较弱。铀238的半衰期为45.7亿年,它主要通过α衰变释放出α粒子和伽马射线。由于α粒子的能量比较大,但穿透力比较小,因此铀238的辐射能力相对较弱,不易穿透物体。

然而,铀238的放射性仍然存在一定的危害性。长期接触高浓度的铀238会对人体造成伤害,如引起癌症、遗传突变等。此外,铀238还会在自然界中积累,并污染土壤、水源等环境资源。

因此,在处理和运输铀238时需要采取严格的措施,以确保人类和环境的安全。

二、铀衰变后最终变成什么

放射性现象的发现,把人们对于原子的认识引向深入,原子核的秘密逐渐被揭开了。

1911年,卢瑟福提出了原子的行星模型。他认为原子犹如一个小小的太阳系,中间是原子核(相当于太阳),集中了原子质量的极大部分;周围是电子(相当于行星),围绕着原子核旋转。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮,使氮转变成了氧,人类历史上破天荒第一次实现了原子的人工转变。几千年来,炼金术士们点石成金的梦想终于变成了现实。

1932年,英国物理学家查德威克发现了一种新的基本粒子,这种粒子不带电荷,被称为中子。这一突破性的发现不仅导致了现代原子核理论的建立(原子核由质子和中子组成),而且为人们提供了一种轰击原子核的强有力的新型“炮弹”。

1934年,法国科学家约里奥·居里和伊伦·居里在用α粒子轰击铝时,发现了人工放射性,这一发现引起了许多科学家的极大兴趣。从此,开始了大量制取人工放射性同位素的工作。

不久,年轻的意大利物理学家费米也着手制取放射性同位素。他的实验有个特点:他是用中子而不是象约里奥·居里那样用α粒子去轰击各种元素。费米所以用中子作为“炮弹”去轰击原子核,道理是很简单的:因为原子核是带正电荷的,所以带有两个正电荷的α粒子会被原子核所排斥,而不带电荷的中子必然比较容易接近并进入原子核内。

费米制取放射性同位素的方法对许多元素都是非常有成效的。在很短的时间内,他制取了约50种新的放射性同位素。其中有许多是进行β衰变的。这种衰变方式是放出一个电子,相当于原子核内一个中子变成了一个质子,也就是说,经β衰变生成的新同位素,其原子序数比原先的同位素增加了1。

92号元素铀是当时最重的元素,那么,铀吸收一个中子后发生β衰变的话,会出现什么情况呢?显然,结果将会产生93号元素,即所谓“超铀元素”。

可以设想,这个“超铀元素”大概是一个放射性元素。否则人们早已在稳定元素的行列中找到它了。还可以想象,这个元素衰变后,可能会形成一些原子序数更高的元素,例如94号元素。或许这将使我们有可能揭开元素数目限制的秘密,弄清铀之所以是元素周期表中最后一个元素的原因。

正是上述想法强烈地吸引着费米,激励着费米用中子去轰击当时最重的元素铀,从而导致了铀核裂变现象的发现——这无疑是本世纪最重大的发现之一。

费米的实验进行得很成功。铀经中子轰击后,产生了前所末见的新放射性,这种放射性由成分相当复杂的β射线所组成。费米对放射性强度衰减曲线进行了分析,结果表明,它包含四种半衰期:10秒、40秒、13分钟和90分钟。除了这四种半衰期外,他估计还至少有一种更长的半衰期。

我们知道,每种放射性同位素都放出自己特有的射线,并日具有自己特有的半衰期。因此,铀经中子轰击后产生的β放射性物质有五种半衰期,就表示生成了五种新的放射性同位素。

按照当时的一般看法,铀经中子轰击后形成的新放射性同位素,与铀的原子序数不应相差很大。但根据已有的资料来看,从86号到92号元素,没有一个同位素的半衰期与上述四种符合。于是费米就假定,他所发现的β放射性,是铀俘获一个中子后经β衰变所形成的93号元索(或原子序数更高的元素)放射出来的。也就是说,他认为自己发现了所谓“超铀元素”。

费米的这一发现在科学界引起了广泛的注意。有一些科学工作者对费米的结论表示怀疑,认为他的实验结果也可作别种解释。不久,实验证实91号元素镤具有与费米所发现的半衰期为13分钟的放射性物质相似的化学性质。是否费米所发现的就是元素镤的同位素呢?总而言之,费米关于发现“超铀元素”的结论看来是成问题的,这就是著名的“超铀元素之谜”。

这时,“超铀元素”的研究工作已在德国的一个实验室中大力展开。德国科学家哈恩和梅特纳对“超铀元素”加以详细研究之后,很快地看到,事情要比费米最初所设想的复杂得多。射线强度的衰减曲线表明,某些放射性物质可能并不是在中子轰击时产生的,而是经过一段时间后才产生出来的。这就是说,这些放射性物质并不一定是铀被中子轰击时立刻产生的,而可能是经过几次放射性衰变之后才形成的。

三、铀衰变的产物

铀在自然界中有三种同位素,即 238 U、 235 U、 234 U,其丰度分别为99.2739%、0.7205%和0.0056%。铀的三种同位素都具有放射性,能够自发的衰变成为另一种原子核,同时放出射线,它们的半衰期分别为4.5✕10 9 年、7.0✕10 8 年和2.6✕10 5 年。

铀(铀系)的起始放射性母体核素为 238 U(半衰期4.5✕10 9 年),它会自发的进行α衰变使质量数减少4,原子系数减少2,生成钍同位素( 234 Th);又经β衰变,原子系数增加一位生成镤同位素( 234 Pa)。此后,经若干次α和β衰变最后生成稳定的同位素( 206 Pb)。

四、铀衰变放出什么射线

铀235衰变的时候,能释放出α射线也就是氦核,衰变成钍231。

铀的衰变链为:U(铀)-238 → Th(钍)-234 → Pa(镤)-234 → U(铀)-234 → Th(钍)-230 → Ra(镭)-226 → Rn(氡)-222 → Po(钋)-218 → Pb(铅)-214 或 At(砈)-218 → Bi(铋)-214 → Po(钋)-214 或 Tl(铊)-210 → Pb(铅)-210 → Bi(铋)-210 → Po(钋)-210 或 Tl(铊)-206 → Pb(铅)-206。

五、铀衰变会变成哪些元素

1、是通过极长半衰期的铀238衰变成铅206这个物理过程来测定地球年龄的,铀衰变到铅的半衰期长达45亿年,因此合适⽤于地球年龄的测定。

2、根据基本的物理法则,放射性元素均可以⾃发的衰变,⽽且⽆论放射体的体积⼤⼩如何、周边的温度、它如何运动、压⼒变化等等,其半衰期(指有50%的原⼦发⽣衰变所需要)的时间总是恒定的,也就是衰变速率总是固定的,因此只需要测定矿物中放射性物质铀和衰变后的产物铅之间的⽐例,即可推算出该矿物已经经历了多长时间,测量地球年龄就是依靠这个原理,并得出46亿年的寿命。

六、铀衰变周期

铀235半衰期为7.00×10^8年,

铀-238的半衰期是45亿1千万年。

铀是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界铀有三种同位素存在(铀234、铀235和铀238),均带有放射性。铀235在天然铀中的含量为0.711%,其半衰期为7.00×10^8年,1935年由加拿大科学家邓史达(Arthur Jeffrey Dempster)发现。

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