Alpha Decay là gì?

Phân rã Alpha là một dạng cơ bản của phân rã phóng xạ, trong đó một hạt nguyên tử không ổn định phóng ra thành một hạt alpha. Một hạt alpha bao gồm hai proton và hai nơ-ron kết nối với nhau, giống như hạt nhân của một nguyên tử H2-4. Quá trình này giảm số nguyên tử nguyên tử của hai và khối của nó thành một phần tử khác nhau. Chẳng hạn, khi uranium-238 trải qua sự phân rã alpha, nó trở thành phần tử thứ hai- 34. Chế độ này được điều khiển bởi lực hạt nhân mạnh và đường hầm lượng lượng lượng tử; hạt alpha phải vượt qua khối lượng nguyên tử nguyên tử nguyên tử hợp nhất với nhau thành một phần tử đặc biệt lớn (phần tử lớn nguyên tử lớn là số nguyên tử lớn hơn 82) vì nó có tính năng lượng tích cực hơn 2- khối lớn hơn 2- 3

Năng lượng được phát tán trong phân rã alpha thường nằm trong phạm vi 4–9MV (một triệu điện tử điện tử), được mang đi bởi hạt alpha và hạt nhân giảm mạnh. vì các hạt alpha tương đối nặng và nạp cao, chúng mất năng lượng nhanh khi đi qua vật chất. Một vài cm không khí hoặc một tờ giấy mỏng có thể ngăn chặn chúng hoàn toàn. Tính chất này làm cho phân rã alpha ít hơn ita hoặc gamma, nhưng cũng có nghĩa là nếu một đồng vị alpha-mat-on được hấp thụ hoặc hít vào, nó có thể gửi tất cả năng lượng của nó vào một lượng nhỏ, gây ra các mô sinh học gây ra thiệt hại nghiêm trọng.

Phân rã Alpha đóng vai trò chính yếu trong sự phát quang tự nhiên của lớp vỏ Trái Đất bởi vì nhiều đồng vị sống lâu từ khi được hình thành Trái Đất chủ yếu là do sự phân hủy của động vật chủ yếu. hiểu được cơ học và tỷ lệ phân rã này là thiết yếu cho sự an toàn địa lý, khí động vật học, và thậm chí cả việc hẹn hò với vật liệu địa chất.

Vai trò của Alpha trong sự biến đổi phóng xạ tự nhiên của trái đất

Vỏ trái đất chứa nhiều đồng vị phóng xạ tự nhiên, bao gồm uranium-238, thorium-232, và radium-226. Những đồng vị này là một phần của chuỗi phân rã phức tạp gồm nhiều alpha và beT: 0, cuối cùng đạt đến đồng vị chì ổn định (đầu-20-82 và chì). Các phân rã trong chuỗi này là nguồn chính của bức xạ nền bao quanh chúng ta.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tập trung của các đồng vị đầu đàn trong các hình dạng địa chất khác nhau. Granite, có xu hướng có lượng uranium cao hơn và trong bụng hơn basalt. khả năng biến đổi này có nghĩa là mức độ phóng xạ nền có thể khác nhau đáng kể từ vùng này sang vùng khác. trong những vùng có đá giàu uranium, mức độ radon trong nhà cũng có thể tăng lên, tạo ra những rủi ro lớn hơn về sức khỏe.

Các yếu tố kích hoạt sóng vô tuyến và chuỗi bị đứt

Phần quan trọng nhất của vỏ trái đất là phần của ba chuỗi phân rã chính:

  • loạt bài Uranium-238: Uranium-238 (nửa đời ~4.5 tỉ năm) phân rã thông qua một chuỗi 14 bước, bao gồm khí thải alpha từ radium-226, radon-222, polonium-210, và những người khác, kết thúc ở chì-6.
  • Chuỗi thứ hai32: Thorium-232 (nửa đời ~14 tỉ năm) phân rã trong 10 bước, với các bộ phận phát ra được như radon-220 (thoron) và polonium-212. Nó kết thúc ở chì-208.
  • loạt bài Uranium-235: Uranium-235 (nửa đời người ~704 triệu năm) phân rã qua một chuỗi ngắn hơn, bao gồm sự phân rã alpha từ radon-219 và những thứ khác, kết thúc ở chì-7.

Mỗi loạt các đồng vị này chứa các đồng vị Radon: Radon-238 (từ uranium-238), radon-220 (từ thorium-232), và radon-219 (từ uranium-235). Radon là một loại khí quý tộc có thể hòa tan trong đất và tích tụ trong các tòa nhà.

Các mô hình khác phát ra sự quan tâm bao gồm samari-147 (nửa đời ~1.06 × 1011 năm) và một số đồng vị của neptunium và chất phóng xạ tồn tại theo dấu vết từ các vật liệu vũ trụ tương tác và nguyên thủy, mặc dù những thứ này đóng góp không đáng kể đến khả năng phát quang tổng hợp.

Nửa sinh hoạt và sản xuất nhiệt

Một nửa lượng uranium-238 và thorium-232 có nghĩa là những yếu tố này đã bền bỉ từ khi hình thành Trái Đất. chẳng hạn, chỉ khoảng phân nửa lượng uranium gốc 238 hiện diện 4.5 tỉ năm trước đã phân rã năng lượng được giải phóng từ alpha (và beta) là một nguồn nhiệt độ chính của trái đất. các nhà nghiên cứu về nhiệt độ phát xạ đó từ sự phân rã của uranium, thứ, và khoảng 50 tỉ tài khoản cho khoảng phân nửa nhiệt thoát khỏi bên trong hành tinh.

Sự đóng góp nhiệt từ sự phân rã của loài đầu đàn đặc biệt quan trọng trong lớp vỏ lục địa, nơi uranium và thorium tập trung vào các khoáng chất như zircon, monazite và chất an-niite. những khoáng chất này là những chất khúc xạ và sống sót, trở nên giàu có trong các lớp trầm tích và đá hoa cương. kết quả là những vùng có lớp vỏ dày hơn lớp vỏ đại dương, năng lượng địa chất thường khai thác những vùng có mức độ phóng xạ cao như là vùng đất thấp và phạm vi ở phía tây nước Mỹ.

Phép biến đổi chức năng của sự biến đổi sức khỏe và môi trường

Vì các hạt alpha có một khoảng ngắn và chuyển giao năng lượng tuyến tính cao ( Capulet), chúng đặc biệt nguy hiểm khi phát ra bên trong cơ thể. tiếp xúc với bức xạ alpha thường không phải là mối quan tâm vì các hạt đầu tiên không thể xâm nhập lớp da chết. tuy nhiên, nếu đồng vị đầu đàn bị ăn hoặc hít vào, nó có thể làm tăng nguy cơ ung thư.

Nguy cơ sức khỏe chính

Khí Radon, do phân rã Radium-226 sản xuất trong dãy uranium-238, là nguồn phóng xạ duy nhất lớn nhất gây ra cho phần lớn người dân. Sau khi hút thuốc lá, các con mồi rắn (poloni-18- 18- 18- 18- 14) phát ra các hạt alpha có thể gây tổn hại phổi. Nguy cơ của Radon là nguyên nhân hàng đầu thứ hai gây ra ung thư phổi, và xây dựng hệ thống thông gió, và hệ thống thông gió.

Các biện pháp dẫn đường bao gồm các biện pháp giảm đau phụ, niêm phong các vết nứt trong cơ sở và cải thiện hệ thống thông gió. và việc điều trị có thể giảm đáng kể tiếp xúc.

Những người khác thuộc nhóm Alpha tự nhiên trong cơ thể

Cơ thể con người chứa khoảng 90 micrograms uranium, phần lớn là xương, nơi mà sự phân rã của uranium-234 và uranium-238 góp phần nhỏ của lượng phóng xạ nội bộ. tuy nhiên, nửa sinh học của uranium tương đối ngắn so với các sản phẩm phân rã radon, nên nguy cơ ung thư của bang đều đều thấp. tương tự như vậy, polonium-210 từ sự phân rã của Radon có thể tích thành các mô mềm, nhưng ăn uống (đặc biệt là đường dẫn đến các loài vật ăn thịt) là con đường chính cho con người.

Theo dõi và tiêu chuẩn an toàn môi trường

Các cơ quan quy định như [FLT: 0] Ủy ban điều phối hạt nhân U.S. (NRC) [FLT: 1] đặt giới hạn trên mức độ chấp nhận của khả năng phát thanh theo dõi, không khí, nước và đất. Theo dõi chương trình đo lường radon trong nhà, nước ngầm, và thorium trong khu vực khai thác mỏ. Vì phần lớn phân rã là phần lớn để phát quang, nên việc hiểu hành vi của nó là quan trọng để thiết kế kho chứa hạt nhân, phân hủy các mỏ uranium và các nơi công nghiệp cũ.

Ngoài ra, phân rã alpha được dùng cho việc hẹn hò địa chất. Ví dụ, phương pháp tìm kiếm uranium (U-Pb) dựa trên sự phân rã của uranium để dẫn, tính cả sự tích tụ của các sự kiện phân rã alpha. kỹ thuật này là thiết yếu để xác định độ tuổi của đá, thiên thạch, và thậm chí cả Trái Đất.

Kết luận

Sự phân rã của Alpha không chỉ là sự tò mò về vật lý hạt nhân mà còn là động cơ đằng sau một phần đáng kể của sự phát quang tự nhiên, nhiệt độ và hoạt động địa chất. sự hấp thụ khí uranium-238, và những sản phẩm phân rã của chúng được dệt thành lớp vỏ, tiết ra năng lượng trong hàng tỉ năm. trong khi bức xạ chúng thường không có hại từ bên ngoài, khí gây chết người và các tế bào nguyên mẫu vẫn là mối nguy hiểm cho môi trường.

Bằng cách nghiên cứu phân rã alpha, các nhà khoa học có thể đặc trưng tốt hơn cho quá trình phóng xạ tự nhiên, cải thiện chiến lược giảm thiểu nhiệt độ và khai thác năng lượng địa nhiệt. sự tương tác giữa sự phân rã alpha, địa chất học, và sinh học con người là một ví dụ thuyết phục về việc các quá trình hạt nhân cơ bản hình thành thế giới của chúng ta - và cách chúng ta phải kiểm soát hiệu quả của chúng để bảo vệ sức khỏe cộng đồng.