Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

7 frågor/svar hittade

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [20113]

Fråga:
Dimkammare
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, till mitt gymnasiearbete har jag konstruerat en dimkammare men jag har lite svårigheter med att identifiera all strålning. Skulle ni kunna förklara hur myoner, alfa partiklar, beta partiklar o.s.v. ser ut i en dimkammare?
/Emelie J

Svar:
De vanligaste spåren är av a-partiklar (korta, raka, tjocka) och elektroner (långa, krokiga, tunna).

Nedanstående bild från Cloud_chamber visar flera olika spår av partiklar, se bildtexten.

I länk 1 finns en intressant bild som innehåller dubbla V-formade a-spår. Det är 220Rn (från sönderfallskedjan 232Th, se fråga 13744 ) som sönderfaller till 216Po. 216Po är mycket kortlivat (0.14 s), så dotterkärnan sönderfaller innan den hunnit flytta på sig. Om man tittar noga kan man se att det är en liten fördröjning mellan spåren.

This rare picture show the four types of charged particles that we can detect in a cloud chamber : alpha, proton, electron and muon (probably). Picture taken at the Pic duMidi at 2877 m in a Phywe PJ45 diffusion cloud chamber. Size of the interaction surface if 45x45 cm.


/Peter E

Nyckelord: radioaktivitet, sönderfallskedja [7]; dimkammare [2];

1 https://en.wikipedia.org/wiki/Cloud_chamber#/media/File:Radon220_decay_in_a_cloud_chamber.jpg

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19968]

Fråga:
Hej! Jag har några frågor som jag gärna skulle vilja finna svaret på.

1. Emitteras det Beta-minus eller Beta-plus- partiklar från fissionsfragmenten vid en fission? Varför?

2. Naturlig radioaktivitet kan innebära utsändning av alfa-partiklar men aldrig vätekärnor, varför?

3. Vad innebär sekulär jämvikt och hur kommer det sig att aktiviteten är densamma för alla sönderfall i en sönderfallskedja?
/Cornelia K, Katrinelundsgymnasiet, Göteborg

Svar:
1 Eftersom fissionsfragmenten har ett överskott an neutroner, se fråga 13690 , så sönderfaller ett fissionsfragment genom att minska neutronöverskottet med beta-minussönderfall.

2 Se fråga 15065 .

3 Sekulär jämvikt i radioaktivt sönderfall är en situation där mängden av en radioaktiv isotop förblir konstant eftersom produktionstakten (t.ex. på grund av sönderfallet av en långlivad moderisotop) är lika med dess avklingningshastighet.

Sekulär jämvikt kan bara ske i en radioaktivt sönderfall kedjan om halveringstiden för dotternukliden B är mycket kortare än halveringstiden för modernukliden A. Mängden radionuklid B byggs upp tills antalet B-atomer som sönderfaller per tidsenhet blir lika med antalet som produceras per tidsenhet. Mängden radionuklid B når sedan en konstant jämviktsvärde, se nedanstående figur.

Se även fråga 12858 och 12335 .



/Peter E

Nyckelord: radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [19552]

Fråga:
Vad menas med sönderfallsserie och halveringstid ?
/Lisa Ö, Murgårdsskolan, Sandviken

Svar:
En sönderfallskedja eller sönderfallsserie är en serie av radioaktiva sönderfall där även dotterkärnan är radioaktiv. De olika nukliderna i en sådan kedja kan ha mycket olika halveringstid.

Det finns tre naturligt förekommande sönderfallskedjor med a/b-sönderfall, se fråga 13744 och Decay_chain#Actinide_alpha_decay_chains .

Fission av tunga ämnen ger upphov till kärnor som har ett överskott av neutroner. Dessa kärnor sönderfaller med en serie b--sönderfall, se Decay_chain#Beta_decay_chains_in_uranium_.26_plutonium_fission_products

För definition av halveringstid se fråga 18336 .
/Peter E

Nyckelord: radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [17195]

Fråga:
Om en U-238 atom befinner sig djupt inne i en klump uran och undergår ett alfasönderfall, kan den emitterade alfapartikeln då lämna preparatet? Alfastrålning stoppas ju av ett pappersark.
/Leif D, Angeredsgymnasiet, Göteborg

Svar:
Leif! Du har rätt i att alfapartikeln inte kan komma ut. Den stoppas mycket nära sitt urspung. Om man har en klump metall och vill se om den innehåller uran, hur gör man då? Jo, gammastrålning med hög energi kan ta sig ut, och många sönderfall (både alfa- och betasönderfall ackompanjeras av gammasönderfall, se fråga 4760 . För 238U är det gammastrålning från 234mPa (lite längre ner i sönderfallskedjan, se nedanstående bild från Wikimedia Commons [Radon ]) som ger detekterbar gammastrålning med energin 1001.03 keV (se länk 1).

Om man verkligen vill mäta på alfapartiklar från ett preparat så måste provet vara mycket tunnt (ofta i form av ett tunnt lager av preparatet på ett tunnt folie) och provet och detektorn måsta vara i en vakuumkammare.



/Peter E

Nyckelord: radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

1 http://nucleardata.nuclear.lu.se/nucleardata/toi/nuclide.asp?iZA=910534

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13744]

Fråga:
Radon och naturlig radioaktivitet
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag är Högskolestudent inom samhällsvetenskap och har en fråga angående radon.

Jag undrar hur den fysiska / kemiska processen ser ur när radondöttrar bildas. Bildas de av sig självt eller genom fotolys? Vad har radonet samt "dess döttrar" för fysiska beteckningar? Faller dessa sönder i yttligare beståndsdelar och i så fall hur osv.
/Robin S, Göteborg

Svar:
Naturlig radioaktivitet

Alla grundämnen tyngre än helium har bildats i stjärnor genom fusion och vid slutet av stjärnans liv kastats ut i rymden. Dessa grundämnen kommer sedan ingå i materialet som bildar nästa generation stjärnor och planetsystem.

Många av de nuklider (en nuklid är en kärna med ett visst antal neutroner och protoner) som bildas på detta sätt är radioaktiva, och sönderfaller med en karakteristisk halveringstid. Solsystemet är c:a 4.5 miljarder år gammalt, så endast nuklider med halveringstider av storleksordningen miljarder år kan finnas kvar i dag.

De viktigaste av dessa ursprungliga radioaktiva ämnena är 40K (halveringstid 1.3 miljarder år), 235U (0.71 miljarder år), 238U (4.5 miljarder år) och 232Th (14 miljarder år),

De tre tunga ämnena ovan är urspunget till tre naturligt förekommande radioaktiva kedjor med en serie a- och b--sönerfall, se nedan.


U-235 serien


U-238 serien


Th-232 serien

Sedan finns även ett antal radioaktiva ämnen som ständigt bildas av den kosmiska strålningen. De viktigaste är 14C (5730 år), tritium (3H, 12.3 år) och 7Be (53 dagar).

Radon

I alla tre serierna ovan finns ädelgasen radon (Rn) i sönderfallskedjan. Den med längst halveringstid är 222Rn (3.8 dagar) i U-238 kedjan. Låt oss begränsa diskussionen till denna. När serien av sönderfall kommit till 222Rn kan, eftersom Rn är en gas, den radioaktiva nukliden ge sig iväg från uran-malmen och eventuellt upp till jordytan. Om radonet kommer in i ett hus och ansamlas där kan det vara mycket farligt.

En a-strålande källa är normalt inte särskilt skadlig, eftersom a-partiklarna stoppas av det yttersta hudlagret. Radon är emellertid en gas och kan komma in i lungorna. Om radonet sönderfaller där, kommer dotterkärnan och hela serien av döttrar att stanna i lungorna och ge upphov till mycket koncentrerade och skadliga strålskador. Radon-döttrarna är alltså alla nuklider som ligger efter radon i serien.

Den viktigaste effekten äv denna bestrålning är cancer. Mängden radon i hus varierar mycket över Sverige. Förekomsten är i första hand beroende av husets konstruktion och förekomsten av uran i berggrunden. Gränsvärdet för bostäder i Sverige är 200 Bg/m3, se Rikt- och gränsvärden för radon .

Det är svårt att uppskatta antalet cancerfall som orsakas av radonbestrålning (rökning är en mycket större orsak), men den senaste siffran jag sett är 800 personer per år i Sverige. Men, som sagt, denna siffra är mycket osäker.
/Peter E

Nyckelord: radon [4]; naturlig radioaktivitet [3]; strålning, faror med [23]; radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

1 http://www.physics.isu.edu/radinf/natural.htm
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/radser.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12858]

Fråga:
Hej! Jag går inte på gymnasiet längre, men jag hoppas få svar ändå, min fråga är inte så komplicerad.

Aktiviteten hos en radioaktiv källa ges som -dN/dt=lambda*N. Säg att vi har ett ämne A som sönderfaller till ett annat ämne B, som i sin tur sönderfaller till ett tredje ämne C. Om vi tittar på ämne B så får vi ju ett bidrag från A och ett sönderfall till C. För att beräkna Aktiviteten hos B, kan man bara multiplicera det slutgiltiga uttrycket för N(B) med lambdaB, eller ska man derivera uttrycket för B m.a.p. tiden?
/Hans J, Umeå

Svar:
Hans, vi försöker svara på alla vettiga och fysikrelaterade frågor som kommer in, oavsett ålder och bakgrund hos de frågande!

Det korta svaret på din fråga blir att aktiviteten av B är lika med N(B)*lambda(B) - ingen extra derivering behövs.

En litet längre och utförligare svar kan vi också erbjuda. Vi har att göra med en sönderfallskedja, där alltså kärnan A sönderfaller till B, som i sin tur sönderfaller till C. Detta är mycket vanligt även i naturen - t.ex. bildas radon, vilkets sönderfall ju kan orsaka stora hälsoproblem, i en av de naturliga sönderfallskedjorna som startar i uran eller torium och slutar i bly. (Se bilden nedan!)

Låt oss anta att vi från början bara har atomer av A närvarande:
N(A,t=0) = N0:
N(B,t=0) = N(C,t=0) = 0

Om vi tittar på hur antalet atomer av A och B ändras med tiden får vi då (L betecknar sönderfallskonstanten lambda, som definieras som 0.693/T1/2):
dN(A) = -L(A)*N(A)*dt
dN(B) = L(A)*N(A)*dt - L(B)*N(B)*dt

Som vanligt kan vi ta reda på antalet moderkärnor som finns kvar vid tiden t med hjälp av ekvationen
N(A,t) = N(A,t=0)*exp{-L(A)*t}

Om vi nu antar att N(B,t) = X*exp{-L(A)*t} + Y*exp{-L(B)*t} är en bra lösning till differentialekvationen för dN(B) ovan, och samtidigt använder att N(B,t=0) = 0, får vi följande två uttryck för hur dels N(B), dels aktiviteten av B (akt(B)) ändras med tiden:
N(B,t) = N0*L(A)*(exp{-L(A)*t} - exp{-L(B)*t})/(L(B) - L(A))
akt(B,t) = L(B)*N(B,t) = N0*L(A)*L(B)*(exp{-L(A)*t} - exp{-L(B)*t})/(L(B) - L(A))

Om A har en mycket längre halveringstid än B - alltså lambda(A) är mycket mindre än lambda(B) - får detta intressanta konsekvenser för N(B,t):
N(B,t) ~ N0*L(A)*(1 - exp{-L(B)*t})/L(B)
varav följer att lim[akt(B,t)] ~ N0*L(A)

Efter en viss tid (som naturligtvis beror på lambda(B)) kommer då lika många atomer av B att bildas per tidsenhet som de som sönderfaller. Detta kallas "sekulär jämvikt", och behandlas utförligt i svaret till fråga 12335 nedan.

Bilden visar den naturliga sönderfallskedjan som startar med torium-232 och, efter en lång serie alfa- och beta-sönderfall, slutar i bly-208, inritad som funktion de inblandade kärnornas neutrontal N och protontal Z.



/Margareta H

Se även fråga 12335 och fråga 693

Nyckelord: radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12335]

Fråga:
Sönderfallskedjan som startar med U(234) har nuklider med halveringstiden 250 000 år, 75 000 år, 1600 år och ca 4 dagar. Varje sönderfall i kedjan har ett alfasönderfall med karaktäristisk energi. Ett prov som var rent U(234) för 1 miljon år sedan inehåller alla dessa sönderfall. Vilket av sönderfallen har den största aktiviteten?
/rickard f, Hersby, Lidingö

Svar:
Skall det vara en trickfråga? Under förutsättningarna är kedjan i s.k. sekulär jämvikt, och alla sönderfall har samma aktivitet.

Tillägg: Rickard trodde inte utan vidare på svaret , så vi får reda ut problemet ordentligt! Det finns en sönderfallskalkylator på Universal Decay Calculator . Om vi räknar på serien från U-234 vid tiden 1 miljon år så får vi:

Activities after 1e6 a:
-------------------------
U-234: 587.2 Bq
Th-230: 855.3 Bq
Ra-226: 861.0 Bq
Rn-222: 861.0 Bq
Po-218: 861.0 Bq
Pb-214: 860.8 Bq
Bi-214: 860.8 Bq
Po-214: 860.6 Bq
Pb-210: 860.7 Bq
Bi-210: 860.7 Bq
Po-210: 860.7 Bq

Tittar vi på aktiviterna med början från U-238 (som har den mycket långa halveringstiden 4.5*109 år), så får vi efter 10 miljoner år:

Activities after 1e7 a:
-------------------------
U-238: 9.984e3 Bq
Th-234: 9.984e3 Bq
Pa-234m: 9.984e3 Bq
U-234: 9.969e3 Bq
Th-230: 9.969e3 Bq
Ra-226: 9.969e3 Bq
Rn-222: 9.969e3 Bq
Po-218: 9.969e3 Bq
Pb-214: 9.967e3 Bq
Bi-214: 9.967e3 Bq
Po-214: 9.965e3 Bq
Pb-210: 9.965e3 Bq
Bi-210: 9.965e3 Bq
Po-210: 9.965e3 Bq
Det senare exemplet uppvisar den klassiska sekulära jämvikten och alla aktiviteter är lika. Varför fungerar det inte om vi börjar på U-234? Jo, halveringstiderna 250000 år och 75000 år är alltför lika. Förutsättningen för sekulär jämvikt är att den första halveringstiden är MYCKET längre än de övriga. Det gäller inte här, och vi har i stället vad som kallas transient jämvikt (se Arya, Fundamentals of Nuclear Physics, Allyn and Bacon Inc 1966).
/Peter E

Se även fråga 5374

Nyckelord: naturlig radioaktivitet [3]; radioaktivitet, sönderfallskedja [7];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.