KURZUS: Mérnöki fizika

MODUL: Atom- és magfizika

20. lecke: A radioaktivitás

A radioaktivitás

A jegyzet feldolgozandó fejezetei:

  • A természetes radioaktivitás
  • Bomlástörvény
  • Anyag és sugárzás kölcsönhatása

Tanulási célok:

A lecke anyagának feldolgozása után Ön képes lesz:

  • Felsorolni a természetes radioaktivitás 3 formáját, és mindegyikről elmondani, milyen részecskékből áll és közben milyen változások történnek a magban.
  • Felírni, értelmezni és számítási feladatokban felhasználni a radioaktív anyagok bomlástörvényét.
  • Levezetni a felezési idő és a bomlási állandó kapcsolatát megadó összefüggést.
  • Felírni és értelmezni, milyen törvény szerint csökken a gamma-sugárzás intenzitása anyagon való áthaladás közben.

Támpontok a tanuláshoz

A természetes radioaktivitás 3 fajtájáról egyszerűen megtanulható, milyen részecskék sugárzását jelentik és ezekből logikusan következik, milyen magátalakulásokat jelentenek.

Az alfa-sugárzás specialitása az, hogy csak a kvantummechanikáról szóló részben tanult alagúteffektus segítségével magyarázható meg. A béta-sugárzás kulcsa, hogy a neutron képes elbomlani, ami első olvasásra meglepőnek tűnhet. A gamma-sugárzás viszont egyszerű foton kibocsátás, mely során az alfa- vagy béta sugárzás után maradt gerjesztett mag visszakerül az alapállapotba.

A bomlástörvény a radioaktivitás mindegyik formájára egyformán igaz. Itt a fizikában és a mérnöki gyakorlatban oly sokszor fellépő exponenciális lecsengéssel találkozunk. Ezért az ezzel kapcsolatos számítási feladatok során nagyon hasonló matematikai műveletekre lesz szükség, mint pl. a csillapodó rezgőmozgások amplitúdófüggésével számoló feladatoknál.

Ellenőrző kérdések
1. Melyik állítás hamis?
Kis tömegszámú stabil atommagok esetén a protonok és neutronok száma közelítőleg megegyezik.
A periódusos rendszer vége felé a stabil atommagokban a neutronok száma jóval nagyobb, mint a protonok száma.
Ha egy atommagban túl sok a protonok száma a neutronok számához képest, akkor az alfa-bomlásra hajlamos.
Béta-bomlás esetén az atommag tömegszáma nem változik.
2. Ha egy izotóp felezési ideje 6 h, és a megfigyelés első 6 órájában 1010 atommag bomlott el, akkor a következő 6 órában elbomló atommagok száma:
105.
1010.
5*109.
ln2*1010.
3. Mit nevezünk egy sugárforrás aktivitásának?
A sugárforrásban egy másodperc alatt elbomlott atommagok számát.
A sugárforrás egységnyi tömegében elbomlott atommagok számát.
A sugárforrásban egy óra alatt elbomlott atommagok számát.
A sugárforrásban lévő összes bomlásra képes atommag számát.
4. Mekkora 1 mol 40-es tömegszámú kálium izotóp aktivitása, ha felezési ideje 1,28*109 év.
1,17*109 Bq.
1,64*105 Bq.
2,53*103 Bq.
1,03*107 Bq.
5. A 60-as tömegszámú kobalt izotóp felezési ideje 5,25 év. Mennyi idő alatt fog az aktivitás a kezdeti értékének harmadrészére csökkenni?
6,2 év.
8,3 év.
7,8 év.
9,6 év.