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铀238衰变方程

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-30 13:28   点击:280  编辑:admin   手机版

一、铀238衰变方程

放射性同位素的原子核,在自发地放射出某种粒子或r射线后变成另一种不同的核,这种现象就叫衰变.放射性物质的能量就会因这种自发射而逐渐减少.放射a衰变;放射β粒子的衰变为β衰变.衰变前的核为母体,衰变后的核为子体. (1)衰变定律—指数衰减规律 放射性物质的衰变速度有的很快,有的则很慢,它是放射性同位素的特征.对于一定的放射性物质,其衰变速度是恒定的.所有放射性同位素的衰变速度完全不能因外素加以改变.各种放射性同位素都有有自己特定的相对衰变速度,相对衰变速度即为衰变常数. 通过对大量原子核进行研究,发现所有的放射性物质其原子核数目随时间t的变化都遵守一种普遍的衰变规律.它表示单位时间内衰变核的数目与尚未衰变核的灵数目之比.一般关系式为: λ= 式中 —dN/dt—在时间间隔dt内一个给定原子核由该核能态发生核跃迁的概率; N—物质在t时的尚未衰变原子数. 由此经验证明,代入数学推导的指数衰减定律,可得放射性衰变规律: N=Noe 式中 N—物质在t时尚未衰变的原子数: e—自然对数的底; N —原有的(当t=0时)物质原子数; —该物质的衰变常数. 式(1-5)表明了放射性物质的原子数随时间成指数规律减少.指数衰减规律在核辐射防护、放射性同位素的应用和生产等许多方面有着重要用途. (2)半衰期 表征放射性核素自发跃迁的另一个参数是半衰期T .放射性的半衰期是指放射性物质的原子数因衰变而减少到原来一半所需的时间.根据半衰期是指放射性物质的原子数因衰变而减少到原来一半所需的时间,.根据半衰期定义和指数衰减规律式(1-5)可求出半衰期T 与衰变常数λ的关系. 当t= T 时,NT ,代入式(1-5)得;N /2=N . 所以 =e 即 T = 可见T 与λ成反比关系,即放射性核素的半核素的半衰期越大,衰变常数就越小(放射性核素变越慢);反之半衰期越短,衰变常数就越大.例如:铀238: =45×10 年, =4.383×10 S ;氡222: T =3.825日, =2.096×10 S . (3)平均寿命 表征放射性素自发核跃迁的参数除T 、 外,还常用到平均寿命 。

所谓平均寿命是指某种放射性核素平均生存时间。与T 、 的关系表示为:(推导略) =1/ (1-1) = T /0.693 1.44 T (1-2) T =0.693 (1-3) 铯137和钴60都是射线探伤常用的 射线元。Cs原子核质量数A=137(质子数Z=55,N=82)。Co原子核质量数A=60(质子数Z=27,N=33)。过程是有92%的原子核放出具有0.51MeV的 粒子,跃迁至 Ba(钡)的激发能级,然后又放出具有0.66MeV的 射线粒子,跃迁至其基级,变成稳定的 Ba。在 Cs的 衰变过程中,伴随着 射线的产生,还有8%的原子核直接放出具有1.77MeV的 粒子,不放出 射线,而同样变成 Ba。Co的半衰期T=5.3年。Co在0.31MeV的 粒子衰变过程中放出具有1.77MeV能量和1.33MeV能量的 射线粒子,变成稳定的 Ni(Z=28,N=32) 射线X射线虽然产生机理不同,但同属电磁波,性质十分相似,不过 射线波长比一般X射线更短。射线能量与波长关系仍然为式(1-3)指出那样: =hc/ . 射线能量以兆电子伏特(MeV)来衡量。许多核衰变表明, 射线往往与 射线、 射线其他射线一起产生。

二、铀238衰变后最终变成什么

钚238是一种原子核,它的衰变产物是铀234和铀234的衍生物。钚238的衰变是一种β衰变,它的结果是一个中子和一个α粒子,这个α粒子最终会衰变成铀234。在这个过程中,钚238发射出的中子会经历几次衰变,最终形成不同的衰变产物,如钛、锶等,而铀234会在自发衰变的过程中产生几个α粒子,这些α粒子最终会衰变成最终产物,如钍、钋等元素。

三、铀238衰变常数

235u+n→236u→135xe+95sr+2n

235u+n→236u→144ba+89kr+3n

铀核分裂时,可以放出两个中子,这两个中子再去击中两个铀原子核,它被分裂为四,同时放出四个中子……,由此类推,原子的裂变就会这样自发地持续下去,产生一连串的原子分裂,同时不断放出能量。

四、铀衰变最终产物

放射性元素会自发地放出阿尔发粒子(阿尔发衰变)或贝它粒子(贝它衰变),并同时以光子的形式释放出能量。原来的原子核,转变为其它元素的原子核。其衰变产生的原子核,一般也会是具有放射性的元素。如铀235衰变后生成的锶,也具放射性。铀元素衰变的半衰期很长。但经相当的时间,放射性元素,最后都会转化为稳定的铅元素。所以原子衰变的最终产物是铅元素。

五、铀238衰变为铅206

U238和U235都自然地衰变并释放出α粒子。

U238的半衰期是45亿年,即1克U238在45亿年后将剩下0.5克,90亿年之后只剩0.25克,依此类推。U238衰变成U234,然后依次相当快地经过一系列子体产物衰变成同位素Pb206。同样,U235衰变成Pb207,Th232衰变成Pb208如此放射衰变的结果,含铀矿物不断地积累着铅。这三个衰变系列可分别用下列简化式来表示: 238U→206Pb+8α+6β- 235U→207Pb+7α+4β- 232Th→208Pb+6α+4β- 用铀一铅测定法确定岩石年龄的程序如下: 1)从要测定的岩石里分离出含铀矿物,如锆石。首先把岩石粉碎成1毫米大小的碎屑,然后把岩屑放入重液,锆石等重矿物将下沉,且轻矿物则浮起并可从液体中离析出来,再把锆英石从其他重矿物中离出。2)仔细的进行化学分析,测出锆石内铀和铅的总量。3)用质谱仪测出每个铅同位素的相对含量(同位素比值)。4)岩石的近似年龄可通过上面公式算出,即从U238-Pb206、U235-Pb207、Th232-Pb208,或是由Pb206与Pb207的比值计算出来。斯托克思(W.L.Stokes)认为C14测定法是极为成功的方法。放射性C14是由于大气层中宇宙射线冲击N14而产生的。C14与氧结合形成二氧化碳,二氧化碳被生物吸收到组织、外壳和骨骼。当生物活着的时候,放射性同位素C14与稳定同位素C12的比例保持平衡。虽然C14有一部分衰变为C12,但是新的C14不断补充进去,使C14与C12的比例仍然保持平衡。当生物死后,C14不仅得不到补充,相反由于衰变而含量不断减少。C14的半哀期为5730年。其半衰期是如此之短,以至这种方法只适于测定40,000年以内的年龄(但若用补充方法也可得到60,000年范围内的年龄数据)。人们把标本中含C14率与现代生物中含C14率进行比较以求得标本年龄。C14测定法被古人类学家、考古学家和地质学家广泛采用。用这种方法可测定炭片、木头、谷物、蜂腊、头发、纤维、泥炭、生物壳、象牙、骨头等物的年龄。

六、铀衰变公式

铀最终衰变的产物是钚卫234。铀235铀238在核裂变后会进半衰期直至彻底衰变,无论是核裂变还是核聚变基本粒子都会老化衰变的。

七、铀235衰变方程式

铀235的衰变周期太长,最终产物是铅

八、铀238衰变成pu239

 铀235衰变后生成氪和钡,同时放出大量热量。氪和钡不稳定八方继续衰变一成铅。实际上铀不止能衰变成铅,还能衰变成碘,鍀,氡等元素。

铀主要含三种同位素 ,即铀238、铀235和铀234, 其中只有铀235是可裂变核元素 。

U-235+n-1===Kr-89+Ba-144+3n 生成氪和钡,以及热量。

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