BÖLÜM 5: RADYOAKTİF BOZUNMA

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BÖLÜM 5: RADYOAKTİF BOZUNMA"

Esin Cihan
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 BÖLÜM 5: RADYOAKTİF BOZUMA Urnyum ve ıryum içeren doğl minerllerin rdyokif ozunumlrı, nükleer fizik çlışmlrının şlmsınd üyük rol oynmışlrdır. Dh kıs yrı-ömürlü çekirdekler ozunrk yok olduklrındn ugün sdece uzun ömürlü ozunmlr gözlenmekedir. 235 U ve 238 U in son derece uzun yrı-ömürleri olmsydı ugün doğd hiçir urnium ulunmyck ve muhemelern hiç nükleer sekör y d nükleer silh olmyckı. Doğl olrk ulunn rdyokifliğe ilve olrk loruvrlrd nükleer reksiyonlrl rdyokif çekirdekler üreilmekedir. Bu ilk kez limünyimun 1934 de Irene Curie ve Pierre Joilo rfındn Polonyumun doğl rdyokif ozunmsındn çıkn lf prçcıklrı ile omrdumn edilmesi sonucund 3 P izoopunun elde edilmesiyle gerçekleşirilmişir, u izoop 2.5 dkik yrı-ömürle posiron yyınlyrk ozunur. Rdyokifliğin ypy olrk oluşurulduğu u çlışm ile Jolio-Curie ekii 1935 de Kimy dlınd oel ödülünü kznmışlrdır. (eeveynleri Pierre ve Mrie Curie, Becquerel ile irlike rdium elemeninin doğl rdyokifliği üzerine ypıklrı çlışm ile 193 yılınd oel fizik ödülünü kznmışlrdır. Mrie Curie, dh sonr 1911 de oel kimy ödülünü lrk, iki kez ödül kznm şrısını göseren ilk kişi olmuşur.) Bu ölümde kendiliğinden rdysyon yyrk çekirdeğin durumunu değişiren rdyokif mddelerin ozunm ve üreilmesini yönlendiren fiziksel knunlr incelenecekir. Krrsız çekirdekler, krrlı hle geleilmek için, lf, e vey gm yyınlyrk krrlı hle gelmeye çlışırlr. Bu ip çekirdeklere rdyokif çekirdek denir. İlk ozunmy uğryn çekirdeğe n çekirdek, n çekirdeğin rdyokif ozunmsı sonucund oluşn çekirdeğe ise yvru (dugher, kız çocuk, ürün çekirdek) çekirdek denir. Bir n çekirdeken rdışık ozunmlrl yeni çekirdekler oluşrk ir rdyokif seri meydn geireilirler. Dör de rdyokif seri vrdır, urnyum, oryum, kinyum ve nepünyum serileri. Urnyum serisi şekildeki giidir. Her ir seri ozunm zincirini mmldıkn sonr krrlı ir çekirdeğe dönüşür. 1

2 Rdyokif Bozunm Knunu Eğer ir nınd rdyokif çekirdek vrs ve numuneye yeni çekirdekler ilve edilmiyors d süresi içinde ozunn d çekirdek syısı, ile ornılıdır: Bozunm knunu (d / d) ile ornılıdır. Burd ozunm vey prçlnm siidir, her ir çekirdek için si ir değeri vrdır. Birimi 1/s dir. egif işre numunedeki om syısının ozunmlr sonucund zldığını göserir. Bu denklemin sğ rfı ir omun irim zmnd ozunm olsılığıdır, yni u olsılık, omun yşı ne olurs olsun si olup rdyokif ozunmnın isiksel eorisinin emel vrsyımıdır. Bu denklemin inegrli lınırs, () e Üsel rdyokif ozunm knunu elde edilir. Burd, inegrsyon sii, = d henüz ozunmmış çekirdeklerin syısıdır. Yrı-ömür 1/2, çekirdeklerin yrısının ozunmsı için gerekli süreyi gösermekedir. Denklemde, konurs 2 1/ 2, 693 2

3 Bulunur. orlm ömür, ir çekirdeğin ozununcy kdr geçirdiği orlm süre olrk nımlnır. süresi içinde ozunmdn kln çekirdeklerin syısı () dir ve ile +d rlığınd ozunnlrın syısı d / d d dir. Bu durumd orlm ömür, d / d d d / d d Dir. Pyddki erim oplm ozunm syısıdır. İnegrl lınırs, 1 Bulunur. Orlm ömür si olrk ozunm siinin ersidir. Akiflik, A, numunede irim zmnd ozunm syısı, yni ozunm hızı olrk nımlnır, A( ) ( ) A e T= dki şlngıç kifliği A dır. Rdyokif ir numunenin kifliği numunede irim zmndki ozunm syısıdır ve ozunm/s uygun ir irimdir. Akifliğin SI deki irimi Becquerel-Bq dir ve sniyede ir prçlnmy eşiir. Akifliğin diğer ir irimi Curie-Ci dir ve ir grm rdyumun kifliğidir. 1Ci=3,7x1 1 ozunm/s yni 1Ci=3,7x1 1 Bq dir. Akiflik çin Curie irimi dh yygın ir şekilde kullnılır. Akiflik sdece sniyedki prçlnm syısını vermeke, yyınlnn rdysyonun ürü ve enerjileri ile ilgili hiçir ilgi vermemekedir. A A e ( ) ( ) denklemi kifliğin zmnl üsel olrk zldiğini gösermekedir. Böylece, kıs zmn rlıklrı içindeki ozunmlrı rd rd syrk kifliği zmnın fonksiyonu olrk ölçeiliriz. Bu verileri yrı-logrimik olrk çizersek eğimi, - oln düz ir doğru elde ederiz. 3

4 Akifliğin üsel ozunumu: () Lineer çizim () Yrılogrimik çizim (Krne, 1988) Akifliğin zmn göre grfiğinden yrrlnrk ir rdyokif ozunmnın yrı-ömrünü yin edeiliriz. Bu ölçme yönemi çok kıs ve çok uzun yrı-ömürler için yrrlı değildir. Yrı-ömür, numunenin ozunmsı frk edileilecek kdr kıs olmlıdır. İnsn ömründen üyük yrıömürler için kiflike kyd değer herhngi ir zlm gözlenmez. Çok kıs yrı-ömürler için (1s ye göre dh kıs) rdışık prçlnm hızlrının gözlenmesi de yrrlı değildir, çünkü kifliğin hemen sıfır olcğı u sürede syım sisemi nck çıp kpılilir. Örnek: 2 mikrogrm kliforniyum 252 den oluşn ir numune olsun. (yrı ömrü 2,638 yıl). ) Bşlngıçki Cf 252 omu syısını ulun. m om syısı 2x1-6 x6,2x1 23 A 1 mol 16 A gr 1 mol 252,8 = = gr.( ).( ) = = 4, 78x1 om ) Cf-252 nin şlngıçki Ci cinsinden kiviesini ulun.,693, ,638yıl = = =,263 yıl 1/ prçlnm 365x24x6x6 s 8 prçlnm 1Curie s 1 prçlnm 3,7x1 s A = =,263x4, 78x1 = 3, 98x1 = (3, 98x1 )( ) =, 18Ci c) 12 yıl sonr klck oln om yısını ulun ,263x12 15 = e = 4, 78x1 e = 2, 4x1 om d) Kynğın,1 Ci ye ulşmsı için geçecek zmnı ulun. 4

5 -ln A,1 -ln - A - A,18 A,263 A = A e = e = = = 9, 5 yıl ( ) ( ) Bsi üsel rdyokif ozunm knunu ylnız sınırlı durumlr uygulnilir: elirli ir rdyokif mdde (rdysyon yyınlyrk) krrlı ir son çekirdeğe ozunur. Bu şrlr 1 lınd, 1. ür rdyokif çekirdek ozunm sii ile 2. ür krrlı çekirdeğe ozunduğu zmn mevcu ozunmmış çekirdeklerin syısı, 1 e e 1 dır. 2. Tür çekirdeklerin syısının dn şlyıp için yklşığın (üm 1. ür çekirdekler 2. ür çekirdeklere dönüşür) ve olduğun dikk ediniz. Eğer 2. Tür 1 2 çekirdeklerin kendisi de rdyokifse vey 1. Tür çekirdeklerde üreiliors üseki son yziln denklemler kullnılmz. Çoğu zmn verilen ir ür ilk çekirdek iki vey dh fzl frklı yoll frklı iki son çekireğe ozunilir. Bu iki frklı ozunm rzını (mod) ve ile göserelim. A modunun ozunm hızı, d / d, kısmi ozunm sii ve modunun ozunm hızı d / d ise ile elirlenir: d / d d / d Toplm ozunm hızı d / d d d d d d d dir. Burd Toplm ozunm siidir. Dolyısıyl çekirdekler e ye göre ve d / d kifliği ozunm siiyle ozunur. ve son durumlrın yol çn rdysyonu sysk d ylnızc 5

6 oplm ozunm siini gözleriz, sl gözleyemeyiz. ve ve ozunm sili ir üsel ozunm ğıl ozunm sileri ozunmnın ve modlrındn hngisi ile ilerleyeceği olsılığını elirler. Böylece çekirdeklerin moduyl ozunur, 1, 1 e 2, 1, / 1 e 1, / 1 e 2, / kesri, / kesri ise y d yırm çrpnlrı hiçir zmn üsel erimde görünmezler; u ozunm modunun üsel ozunumunu gözlemek için diğer ir ozunm modunu kesemeyiz. Ürün Akifliklerinin Armsı Bir rdyokif ozunmnın ir rdyokif ürünle sonuçlndığı durum klım. Bu durumd rdyokif ozunmlr dizisi elde emek mümkündür. Orjinl çekirdeğe n (1 ile göserilen ) onun oluşurduğu çekirdeğe kız (2 ile göserilen) ve kızın oluşurduğu çekirdeğe ise orun (3 ile göserilen) v.. demek deendir. An çekirdek 1. Kız çekirdek 2. An çekirdeke = nınd syısı kdr ir çekirdek vr. Bund ozunmyn çekirdeklerin syısı zldıkç 2. Kız çekirdeğin ozunn çekirdek syısı rr. Torun çekirdek 3. 6

7 d ne n om ulunduğunu ve şlngıç diğer ozunm ürünlerinin ulunmdığını vrsyıyoruz: ( ) 1 ( ) ( ) ,,... ile göserilir. Bu hesplmd, orun çekirdeğin krrlı Değişik ozunm sileri olduğunu vrsyıyoruz. An çekirdeklerin syısı zmnl, d d ğınısın göre zlır: Kız çekirdeklerin syısı n çekirdeklerin ozunmsı ile rrken kendi ozunmsı sonucund zlır: d2 11d 22d d An çekirdeklerin syısı d denkleminin inegrli ile ulunilir: () e d2 11d 22d denkleminin çözmek için 2() Ae Be şeklinde ir çözüm öneririz ve u ifde d2 11d 22d denkleminde yerine konulur ve () şlngıç koşulu kullnılırs, () e e A 2() 2 2() e e 2 1 ifdeleri ulunur. Eğer 2 ile göserilen çekirdekler (yni kız çekirdekler) krrlı ise ( 2 ) 1 e olur

Benzer belgeler

RASYONEL SAYILAR KESİR ÇEŞİTLERİ. www.unkapani.com.tr. 1. Basit Kesir. olduğuna göre, a, b tamsayı ve b 0 olmak üzere, a şeklindeki ifadelere

RASYONEL SAYILAR KESİR ÇEŞİTLERİ. www.unkapani.com.tr. 1. Basit Kesir. olduğuna göre, a, b tamsayı ve b 0 olmak üzere, a şeklindeki ifadelere RASYONEL SAYILAR, tmsyı ve 0 olmk üzere, şeklindeki ifdelere kesir denir. y kesrin pyı, ye kesrin pydsı denir. Örneğin,,,, kesirdir. kesrinde, py kesir çizgisi pyd, 0, 0 ise 0 0 dır.,, 0, syılrı irer 0