KURZUS: Bevezetés a nukleáris technikába

MODUL: II. modul: Magmodellek, magreakciók és az atommagok radioaktív átalakulásai

5. lecke: Az atommagok radioaktív átalakulásai

| Feldolgozandó:
Alfa-, béta- és gamma-sugárzások (Sükösd 3.1., 65-69. old.) A radioaktivitás jellemző mennyiségei (Sükösd 3.2., 69-73. old.) A radioaktív bomlási sorok (Sükösd 3.3., 73-76. old.) Természetes radioaktivitás (Sükösd 3.4., 76-79. old.) Radioaktív kormeghatározások (Sükösd 3.5., 79-83. old.)
Tanulási célok:
A lecke anyagának feldolgozása után ismerni fogja:
hogy milyen részecskék alkotják az alfa- béta- és gamma-sugárzást. a különböző radioaktív átalakulásokban milyen rendszámú és tömegszámú nuklidok keletkeznek. az aktivitás és a felezési idő fogalmát, továbbá a radioaktív atommagok exponenciális bomlástörvényét. a radioaktív bomlási sorok kialakulását. a természetes radioaktivitás forrásait. a radioaktív kormeghatározás módszereit és lehetőségeit.
A lecke anyagának rövid összefoglalása
Az atommagokat a radioaktív bomlásuk során elektromos töltéssel rendelkező hélium atommagok, elektronok vagy gamma fotonok hagyják el. A radioaktív bomlások leírásánál az alábbi három megmaradási törvénynek van jelentős szerepe: az elektromos töltés megmaradása, a nehéz-részecske szám megmaradása és a könnyű-részecske szám megmaradása.
A radioaktív atommagok mennyisége idővel fokozatosan csökken. Az időegység alatt bekövetkező bomlások számát aktivitásnak nevezzük. Az aktivitás, azaz a bomlásra képes atommagok számának változása arányos a bomlásra képes atommagok számával. (Az arányossági tényezőt bomlási állandónak nevezzük.) Ez a fajta kapcsolat a bomlásra képes atommagok számának időbeli exponenciális csökkenését eredményezi. A radioaktív bomlás statisztikus jelenség, az atommagok véletlenszerűen bomlanak. Azt az időtartamot, ami alatt a bomlásra képes atommagok száma a kezdeti érték felére csökken, felezési időnek nevezzük.
Bomlási sorok akkor jönnek létre, ha egy radioaktív bomlás során keletkező atommag ismét radioaktív lesz. A radioaktív bomlási sorok egyes tagjai alfa-, illetve negatív béta-bomlással bomlanak. Ennek következtében négy bomlási sor alakulhat ki. A bomlási sorok kiindulási eleme mindegyik esetben egy hosszú felezési idejű radioaktív atommag. A bomlási sor egyes tagjai között idővel radioaktív egyensúly alakul ki.
A természetes radioaktivitás származhat a Föld anyagának kialakulásakor keletkezett hosszú felezési idejű radioaktív izotópoktól és azok leányelemeitől, illetve kozmikus sugárzás által folyamatosan termelt radioaktív atommagoktól.
A bomlás miatt egy adott anyagban (régészeti mintában, kőzet mintában) a radioaktív és a stabil izotópok aránya időben változik. Ha valahonnan tudjuk, hogy "kezdetben" mekkora volt ez az arány, akkor a jelenleg mért arányból vissza lehet következtetni arra, hogy mennyi idő telt el a "kezdet" óta.

| Ellenőrző kérdések
1. Milyen rendszámú és tömegszámú atommag keletkezik az U 92 238 atommag alfa-bomlásakor?
| a) 92 rendszámú és 236 tömegszámú.
| b) 92 tömegszámú és 146 tömegszámú.
| c) 238 tömegszámú és 90 rendszámú.
| d) 90 rendszámú és 234 tömegszámú.
2. Hányad része bomlik el a bomlásra képes atommagoknak négy felezési idő alatt?
| a) 1/4-ed része.
| b) 15/16-od része.
| c) 1/16-od része.
| d) 3/4-ed része.
3. Mik a legjelentősebb kozmikus eredetű, un. kozmogén radionuklidok?
| a) A K-40 és Th-232.
| b) Az U-238 és a Ra-226.
| c) A H-3 és a K-40.
| d) A H-3 és a C-14.
4. Mire használható a radiokarbon módszer?
| a) Geológiai abszolút kormeghatározásra.
| b) Szerves anyagok életkorának meghatározására.
| c) A felszín alatt mélyebben található vizek korának meghatározására.
| d) Geológiai viszonylagos kormeghatározásra.