Question

Какая энергия выделится в течении 1 секунды в 1 кг чистого Pu239 в результате его alpha - распада?

Answer 1

1)

Запишем реакцию распада плутония:

₉₄Pu²³⁹ → ₂He⁴ + ₉₂U²³⁵

Используя таблицу, находим энергию распада одного ядра плутония:

Q₁ = Δm·c² = (m плутона - m гелия - m урана)·c² =

= (239,05512-4,00260-235,04299) · 931,4 ≈ 8,87624 МЭв

2)

Число атомов в 1 кг плутония:

m / M = N₀ / Na

N₀ = m·Na / M = 1·6,02·10²³ / 0,239 ≈ 2,52·10²⁴

3)

Период полураспада плутония:

T = 80 000 000 лет ≈ 80 000 000 · 365 · 24 · 3600 ≈ 2,52·10¹⁵ c

4)

Число распавшихся атомов:

ΔN ≈ λ·N₀·Δt = 0,693·2,52·10²⁴·1 / 2,52·10¹⁵ ≈ 6,93·10⁸

5)

Энергия:

Q = Q₁·ΔN = 8,87624 · 6,93·10⁸ ≈ 6,15·10⁹ МЭв

Answer 2

Чистый Pu-239 (плутоний-239) подвергается альфа-распаду, превращаясь в другой элемент и выделяя энергию.

Во время альфа-распада ядро Pu-239 испускает альфа-частицу, которая представляет собой ядро гелия (2 протона и 2 нейтрона).

Масса альфа-частицы примерно 4.001506 атомных единиц массы (а.е.м.).

Для определения выделенной энергии в результате альфа-распада, мы можем воспользоваться знаменитой формулой Эйнштейна:

E = mc^2

где: E - энергия (в джоулях), m - масса, которая перешла в энергию (в килограммах), c - скорость света в вакууме, приблизительно 3 x 10^8 м/с.

Масса, которая превращается в энергию, равна массе альфа-частицы, то есть 4.001506 а.е.м. (массовое число альфа-частицы).

Таким образом, энергия, которая выделится в результате альфа-распада 1 кг чистого Pu-239 в течение 1 секунды:

E = 4.001506 а.е.м. * (1.66054 x 10^-27 кг/а.е.м.) * (3 x 10^8 м/с)^2 ≈ 6.61 x 10^-13 Дж

Пожалуйста, обратите внимание, что данная энергия очень мала из-за массы ядра, но является важной характеристикой для ряда ядерных процессов.