Pluton 241 ma czas połowicznego rozpadu 14 lat i 5miesięcy. Po tym czasie rozpada się na Ameryk 241.
Więc przyjmując, że mamy 1kg plutonu 241 to po 14l i 5m zostanie nam już tylko 0,5kg Plutonu 241 i 0,5kg Ameryku 241? Następnie po 432 latach z 0.5kg Am 241, 0.25kg zamieni się w neptun 237.
Zawsze myślałem, że działa to na zasadzie: Połowa zostaje a druga część "wypromieniowuje" nie zostawiając śladu.

Czas połowicznego zaniku (rozpadu), inaczej mówiąc czas życia izotopu promieniotwórczego - to czas, po jakim aktywność (lub ilość jąder) danego izotopu promieniotwórczego (radionuklidu) spadnie do połowy swej początkowej wartości. Na przykład jeżeli na początku mieliśmy 10000 atomów jakiegoś pierwiastka promieniotwórczego, to po upływie okresu równego czasowi połowicznego rozpadu będziemy mieli najprawdopodobniej (wszystkim rządzi prawdopodobieństwo) 5000 takich atomów. Każdy izotop promieniotwórczy ma inny czas połowicznego rozpadu.

Tyle to i ja wiem. Chodzi mi o to w jaki sposób dochodzi do przemiany jednego izotopu w drugi. Przykładowo Pluton 241 w Ameryk 241

W ten sposób dochodzi do tej przemiany:

Przyczyną przemian jądrowych (promieniotwórczości) jest dążenie danego jądra atomu do uzyskania struktury o niższej energii, następuje wówczas zmiana liczby protonów i/lub neutronów, która ma gwarantować większą trwałość jądra. O sposobie przemiany decyduje to jaki rodzaj cząstki może być najczęściej wyrzucony z jądra, a determinuje ją wartość bariery potencjału jądra.

Główną przyczyną nietrwałości jąder ciężkich pierwiastków jest ich duża liczba atomowa (Z), tj. duża liczba protonów, które to odpychają się swymi ładunkami "+", aby jądra te nie uległy szybkiemu samorzutnemu rozszczepieniu (SF) — musi kompensować go większa liczba neutralnych elektrostatycznie neutronów, dzięki krótkozasięgowej sile wzajemnego przyciągania się nukleonów...
Stosunek neutronów do protonów w najcięższych jądrach może dochodzić więc do 1,6:1

Różnorodna trwałość izotopów tłumaczona jest modelem powłokowym jąder mających większą ilość nukleonów – podobną w pewnym stopniu do powłok elektronowych atomów. Szczególnie ważne są jądra o tzw. „magicznych liczbach” 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 protonów i/lub neutronów; np. pierwiastki o takich liczbach protonów są niezwykle trwałe...

Dlatego też ciężkie jądra "dążą" do osiągnięcia stanu bardziej stabilnego poprzez zmianę konfiguracji nukleonów, w rozpadzie alfa zmniejsza się liczba protonów oraz neutronów o –2. W rozpadzie beta— zmniejsza się liczba neutronów o –1, a zwiększa liczba protonów o +1. Następuje to w dość skomplikowany sposób z udziałem ciężkiego bozonu W-, który przekształca się prawie natychmiast w elektron i antyneutrino.


Niektóre jądra mają dla odmiany, niedobór neutronów nad protonami, więc następuje w nich przemiana jądrowa typu beta+, gdzie emitowany jest pozyton (elektron o dodatnim ładunku) i neutrino; zmniejsza się liczba protonów o –1, a zwiększa liczba neutronów o +1.

Przykład: Węgiel-11 ——(T½ 20')——> Bor-11 + β+ + νe

A więc tym samym powstają w tych przemianach jądrowych nowe pierwiastki.

Warto pamiętać, że za rozpad beta— oraz beta+ przyczynia się jedno z podstawowych oddziaływań wg. Modelu Standardowego tzw. słabe siły jądrowe.



Intrygujące jest to, że z punktu widzenia fizyki klasycznej promieniotwórczości nie powinno być (sic!), żadna z cząstek emitowanych nie ma energii rzędu kilkudziesięciu MeV, a taka może być bariera potencjału jąder, energie cząstek emitowanych są góra rzędu kilku-kilkunastu MeV, a najczęściej kilkaset keV. Z punktu widzenia fizyki kwantowej barierę potencjału pozwala przekroczyć efekt tunelowy.
Nota bene: Efekt tunelowy działa też w drugą stronę: gdyby nie on, reakcje termojądrowe wewnątrz Słońca musiałby się odbywać w dużo wyższej temperaturze, co spowodowałoby znacznie szybszą utratę paliwa, a tak będzie ono świecić nam spokojnie przez kolejne kilka miliardów lat...


Wracając jednak do promieniotwórczości, to zdarza się po jakieś przemianie jądrowej, iż jądro pochodne może mniej trwałe od pierwotnego i stąd te diametralne różnice w okresach półtrwania — u jednych to trwa lata lub wręcz eony (np. U-238), u innych tylko ułamki sekund...

Prawdopodobieństwo zajścia takiego rozpadu – zwane stałą rozpadu (oznaczany symbolem λ) – jest niezależne od warunków zewnętrznych (stopnia skupienia, ciśnienia, temperatury itp.) i liczby atomów, a zależy od rodzaju izotopu promieniotwórczego i jest indywidualne dla każdego z tychże.


Warto pamiętać, że energie wiązań powłok elektronowych są rzędu eV, zaś energie wiązań jąder atomów są miliony razy większe, tj. rzędu MeV. To tłumaczy diametralne różnice między ilością energii otrzymywanych w reakcjach chemicznych, a jądrowych...

Trwałość jąder można określić np. doświadczalnie, bądź teoretycznie (ale wówczas może okazać się, ze wartość stałej rozpadu wyznaczona może być mniej dokładnie).

Więc dobrze mówię w sprawie: Więc przyjmując, że mamy 1kg plutonu 241 to po 14l i 5m zostanie nam już tylko 0,5kg Plutonu 241 i 0,5kg Ameryku 241?"
tak?

W szeregach promieniotwórczych ciągłej przemianie ulega zarówno izotop macierzysty czyli w tym wypadku 241-Pu, jak również i te następujące w dalszej kolejności... Oczywiście w przypadku 241-Am, proces przemian jest dużo wolniejszy od plutonu, co pociąga za sobą „produkcję” dalszych radionuklidów w śladowych ilościach, ale jednak "cosik" tam ich powstaje...

Tak więc po 14,4 roku zamiast 1000g czystego 241-Pu będzie: 500g 241-Pu, niecałe 494g 241-Am, 6g 237-Np oraz śladowe ilości kolejnych izotopów zgodnie z szeregiem:




WNIOSEK 1: Okazuje się więc, że po 14,4 latach aktywność próbki zmniejszyła się do 51,7% pierwotnej jej wartości...


WNIOSEK 2: Aktywność kilkunastu izotopów pochodnych w tym szeregu promieniotwórczym zwiększa nieco aktywność próbki — jednak akurat w tym czasie tylko będzie to 103%; jeżeli za 100% przyjmiemy aktywność 500 gramów 241-Pu


WNIOSEK 3: Po 143 latach od czasu "0" będzie już w próbce tylko 1 gram 241-Pu, o aktywności 3.81e+12 Bq (0,1% pierwotnej aktywności) – wówczas to główna aktywność będzie przypadać na 241-Am.

Po 1163 latach, wszystkie jądra 241-Pu ulegną przemianie; wciąż główna aktywność będzie pochodzić od 241-Am...


WNIOSEK 4: Za jakieś 100,000 — 1,000,000 lat i dłużej, nastąpi pewien kilkukrotny wzrost aktywności próbki związany z koncentracją krótkożyciowych izotopów z dalszej części szeregu, ale wówczas to sumaryczna aktywność próbki wyniesie i tak na przykład 2.15e+11 Bq, tj. 0,006% pierwotnej ex. aktywności kilograma 241-Pu!

Dziękuje Panu bardzo. Wszystko już wiem