Ydinjätteen säteilyn puolittumisaika

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Rauha teille Tiede.filäiset

Kuinka kauan on ydinvoimalassa käytettävän polttoaineen puolittumis aika, entä millä periaatteella se toimii? Onko puolittuminen exponentaalista?

Kiitos vastauksista.

Sivut

Kommentit (24)

Vierailija

Radioaktiivisilla isotoopeilla on tietty puoliintumisaika, joka on tilastollinen ilmiö. Tietyn radioaktiivisen aineen atomeilla on tietty todennäköisyys haljeta spontaanisti, ja puoliintumisaika kuvaa sitä aikaa, mikä kuluu kun puolet näytteestä on hajonnut muiksi aineiksi.

Siinä vaiheessa kun puolet alkuperäisestä näytteestä on hajonnut, on jäljellä luonnollisesti puolet hajoamatonta ainetta, jonka määrä tippuu puoleen taas yhden puoliintumisajan kuluessa. Jos ainetta on miljoona atomia ja puoliintumisaika 1 sekunti, niin:

0 s : 1 000 000 atomia
1 s : 500 000 atomia
2 s : 250 000 atomia
3 s : 125 000 atomia
4 s : 62 500 atomia
5 s : 31 250 atomia
6 s : 15 625 atomia
7 s : 7812 atomia
8 s : 3906 atomia
9 s : 1953 atomia
10 s : 976 atomia

Hajoaminen noudattaa siis kaavaa (1/2)^t*n missä
t = aika
n = alkuperäinen aineen määrä

Seuraavan kymmenen sekunnin aikana kaikki muut paitsi yksi atomi hajoavat muiksi aineiksi. Se viimeinenkin sinnittelee vielä noin sekunnin ja sitten halkeaa.

Puoliintumisaika on suoraan yhteydessä aineen radioaktiivisuuden voimakkuuteen. Radioaktiivinen säteily, neutroni, betapartikkeli, alfapartikkeli, gammakvantti, röntgenkvantti, jne. vapautuvat sillä hetkellä kun radioaktiivinen atomi halkeaa. Mitä lyhyempi puoliintumisaika aineella on, sitä useampia halkeamisia tapahtuu aikayksikössä ja sitä voimakkaampaa aineen lähettämä säteily on.

Toisin sanoen, voimakkaasti säteilevät aineet kuluvat loppuun nopeasti ja heikosti säteilevät aineet kestävät vuosisatoja tai jopa miljoonia. Radioaktiivisen aineen atomin haljetessa syntyvät "puolikkaat" voivat itsessään olla radioaktiivisia ja haljeta edelleen pienemmäksi oman puoliintumisaikansa puitteissa, kunnes lopputuotteena on joku ei-radioaktiivinen isotooppi.

Atomin haljetessa mahdollisesti vapautuvat neutronit voivat myös muuttaa ei-radioaktiivisia aineita niiden radioaktiivisiksi versioiksi, kun neutroni törmää ja jää atomin ytimeen, tehden siitä raskaamman ja epävakaan. Tällöin neutronilla on täytynyt olla tietty nopeus, jotta se ei yksinkertaisesti halkaise ydintä, tai pomppaa siitä pois.

Vierailija

Ydinvoimaloissako käytetään yleensä uraania? Mikä on ydinvoimaloissa käytettävän polttoaineen puolittumisaika?

Vierailija

Ydinvoimalan ydinreaktio perustuu siihen, että polttoaineen atomien haljetessa niistä irtoaa vapaita neutroneita.

Näiden neutronien nopeus muutetaan sopivaksi hidastin-aineella joka ympäröi polttoainesauvoja. Hidastimen ansiosta toisiin polttoainesauvoihin törmäävät neutronit muuttavat uraanin atomeita epävakaammiksi ja näin uraanin puoliintumisaika nopeutuu.

Neutronisäteilyllä voidaan tällä tavoin "polttaa" radioaktiivisia aineita. Jokainen spontaani halkeaminen vapauttaa energiaa joka lämmittää reaktoria, ja uusia neutroneita jotka halkovat uusia atomeita.

Vierailija
Etsintietoa
Ydinvoimaloissako käytetään yleensä uraania? Mikä on ydinvoimaloissa käytettävän polttoaineen puolittumisaika?



Ydinvoimaloissa käytetään Uraanin isotooppia no. 235 jonka puoliintumisaika reaktorin ulkopuolella on noin 700 miljoonaa vuotta.

Yleisin uraanin isotooppi, jota kutsutaan köyhdytetyksi uraaniksi, on isotooppi no. 238 jota on 99.2742% kaikesta uraanista ja sen puoliintumisaika on 4,4 miljardia vuotta. Se säteilee niin heikosti, että sitä voi käsitellä paljain käsin huoletta, kunhan ei pistä suuhun. Raskasmetallina se on samankaltainen myrkky kyin lyijy.

Vierailija
Etsintietoa
Millaisissa olosuhteissa uraani ja aineista uraania syntyy?



Nykytietämyksen mukaan sitä syntyy tähtien ytimissä ja supernovaräjähdyksissä, jossa kevyempien alkuaineiden ytimiä paiskautuu yhteen kovalla nopeudella.

Sitä pystytään periaatteessa valmistamaan atomi kerrallaan synteettisesti hiukkaskiihdyttimissä, joko ampumalla kevyempiä aineita yhteen, tai halkaisemalla vielä raskaampia alkuaineita palasiksi.

Vierailija
Etsintietoa
Millaisissa olosuhteissa uraani ja aineista uraania syntyy?



Kaikki rautaa raskaammat (atomipaino) alkuaineet syntyvät supernovaräjähdyksissä.
Kevyemmät fuusioituvat tähdissä.

Vierailija
Etsintietoa
Mitä alkuaineita tarvitaan ensin jotta uraani voi muodostua?



Periaatteessa vedystä fuusioituu kokoajan raskaampia alkuaineita.
Eli kaikki alkuaineet ovat alunperin olleet vetyä.

Vierailija
kabus
Etsintietoa
Mitä alkuaineita tarvitaan ensin jotta uraani voi muodostua?



Periaatteessa vedystä fuusioituu kokoajan raskaampia alkuaineita.
Eli kaikki alkuaineet ovat alunperin olleet vetyä.




Millaisissa olosuhteissa kahdesta vedystä muodostuu uusi alkuaine?

Vierailija
Etsintietoa
kabus
Etsintietoa
Mitä alkuaineita tarvitaan ensin jotta uraani voi muodostua?



Periaatteessa vedystä fuusioituu kokoajan raskaampia alkuaineita.
Eli kaikki alkuaineet ovat alunperin olleet vetyä.




Millaisissa olosuhteissa kahdesta vedystä muodostuu uusi alkuaine?



Kovassa kuumuudessa ja paineessa Esim. tähden sisus.
Periaatteessa kaksi vetyä puristuu heliumiksi. heliumit raskaammiksi alkuaineiksi. Tietenkään ei mene suorassa alkuaine järjestyksessä.
Pelkkää protonien ja neutronien yhteen laskua.
Mitä raskaammat aineet fuusiotuvat sitä kovempi kuumuus tarvitaan ja sitä vähemmän vapautuu energiaa. Tämä tapahtuu tähden loppuvaiheissa.
Rautaan asti fuusioituminen vapauttaa energiaa, mutta raskaampien aineiden yhdistyminen tarvitsee jo paljon energiaa.
Siksi tarvitaan energiaa ulkopuolelta (supernova)

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat