نیمه عمر اورانیوم: ویژگی های اصلی و کاربرد

مطالعه پدیده رادیواکتیویتی، هر دانشمند به یک ویژگی مهم آن به عنوان نیمه عمر تبدیل می شود. همانطور که شناخته شده است، قانون فروپاشی رادیواکتیو می گوید که هر ثانیه در جهان اتم های فروپاشی وجود دارد، در حالی که ویژگی های کمی این فرآیند به طور مستقیم با تعداد اتم های موجود ارتباط دارد. اگر برای یک دوره معین، نیمی از کل تعداد موجود در اتم ها فرسوده شود، پس از انحلال ½ از اتم های باقیمانده، مقدار مشابهی از زمان نیاز دارد. این دوره زمانی است که نیمه عمر نامیده می شود. برای عناصر مختلف آن متفاوت است - از یک هزارم ثانیه از یک میلی ثانیه تا میلیاردها سال، به عنوان مثال، زمانی که آن را به نیمه عمر اورانیم می آید.

اورانیوم، به عنوان سنگین ترین عناصر موجود در زمین طبیعی، به طور کلی زیباترین شیء برای مطالعه فرایند رادیواکتیویته است. این عنصر در سال 1789 توسط دانشمند آلمانی M. Klaproth کشف شد، که به نام آن را به افتخار سیاره تازه کشف شده اورانوس نامید. این واقعیت که اورانیوم رادیواکتیو به طور تصادفی در اواخر قرن نوزدهم توسط شیمیدان فرانسوی A. Becquerel تأسیس شد.

نیمه عمر اورانیوم با فرمول مشابه دوره های مشابه دیگر عناصر رادیواکتیو محاسبه می شود:

T_ {1/2} = au ln 2 = frac {ln 2} {lambda}،

از آنجا که "au" عمر متوسط اتم است، "lambda" ثابت پایدار است. از آنجا که Ln 2 تقریبا 0.7 است، نیمه عمر آن تنها 30٪ کمتر از طول عمر اتم است.

علیرغم این واقعیت که دانشمندان تا به امروز 14 ایزوتوپ اورانیم را شناسایی کرده اند، در طبیعت فقط سه اورانیم 234، اورانیوم 235 و اورانیوم 238 یافت می شوند. نیمه عمر اورانیوم متفاوت است: برای U-234 تنها 270 هزار سال است و نیمه عمر اورانیوم-238 بیش از 4،5 میلیارد است. نیمه عمر اورانیوم 235 در "وسط طلایی" - 710 میلیون سال است.

شایان ذکر است که رادیواکتیویت اورانیوم در شرایط طبیعی کاملا بالا است و اجازه می دهد، به عنوان مثال، برای روشن کردن صفحات عکاسی ظرف یک ساعت. در عین حال، شایان ذکر است که فقط در تمام ایزوتوپهای اورانیم، U-235 برای ساختن یک بمب اتمی مناسب است. واقعیت این است که نیمه عمر اورانیوم 235 در شرایط صنعتی کمتر از "همتایان" آن است و بنابراین تولید نوترونهای غیر ضروری در اینجا کم است.

نیمه عمر اورانیوم 238 بیش از 4 میلیارد سال است، اما اکنون به طور فعال در صنایع هسته ای استفاده می شود. بنابراین، برای واکنش زنجیره ای در تقسیم هسته های سنگین این عنصر، مقدار قابل توجهی از انرژی نوترون مورد نیاز است. اورانیوم 238 به عنوان حفاظت در دستگاه شکافت و سنتز استفاده می شود. با این حال، بیشتر اورانیوم 238 تولید شده برای سنتز پلوتونیوم مورد استفاده در سلاح های هسته ای استفاده می شود.

مدت زمان نیمه عمر اورانیوم توسط دانشمندان برای محاسبه سن مواد معدنی فردی و اجسام آسمانی به طور کلی استفاده می شود. ساعت اورانیوم مکانیسم نسبتا جهانی برای این نوع محاسبات است. در عین حال، برای سن دقیق تر و دقیق تر، لازم است که نه تنها مقدار اورانیوم در این یا آن سنگ ها، بلکه نسبت اورانیوم و سرب به عنوان محصول نهایی که هسته های اورانیوم آن تبدیل می شود، می شود.

روش دیگری برای محاسبه سنگ ها و مواد معدنی وجود دارد، که با تقسیم به اصطلاح خود به خود هسته های اورانیوم مرتبط است. همانطور که شناخته شده است، در نتیجه تقسیم خود به خود اورانیوم در شرایط طبیعی، ذرات خود را با نیروی عظیم بمباران مواد در نزدیکی، و پس از یک ردیابی خاص - آهنگ.

با توجه به تعداد این آهنگ ها، با در نظر گرفتن نیمه عمر اورانیوم در همان زمان، دانشمندان نتیجه گیری می کنند که سن یک بدن جامد - چه نژاد باستانی یا یک گلدان نسبتا "جوان" است. نکته این است که سن شیء به طور مستقیم با شاخص کمی از اتم های اورانیوم که هسته آنها بمباران شده است، متناسب است.