FIZIKA. Atommag fizika

FIZIKA

Atommag fizika

Atommag fizika

• Atommag összetétele

• Fajlagos kötési energia FIZIKA

• Fúzió, bomlás, hasadás • Atomerőmű működése

• Radioaktív bomlástörvény • Dozimetria

Kertészmérnök nappali

2

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag összetétele:

FIZIKA

Hélium atommag : 2 proton + 2 neutron

He

He

4 2

A  4 A- tömegszám proton neutronegyüttesszáma Z 2 Z - rendszám protonokszáma

Kertészmérnök nappali

3

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag összetétele: Izotópok: azonos rendszám, különböző tömegszám

FIZIKA

Pl. hidrogén izotópok:

H

1 1 - normál hidrogén izotóp

H

2 1 - deutérium

H

3 1 - trícium 14

Pl. szén: C12 stabil izotóp, C 6 radioaktív izotóp 6 238 235 Pl. urán: U92 , U92 radioaktív izotóp

Kertészmérnök nappali

4

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag kötési energia Hélium atommag (a részecske): 2 proton + 2 neutron FIZIKA

Tömeg-deffektus:

m  ma  (2mp  2mn ) ma = 6,6447·10-27 kg, mp = 1,6727·10-27 kg, mn = 1,6749·10-27 kg,

Kertészmérnök nappali

5

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag kötési energia tömegdeffektus:

FIZIKA

m  ma  (2  mp  2  mn ) = -5·10-29 kg Einstein-féle tömeg-energia ekvivalencia elv: Kötési energia: e = mc2 = -5·10-29·(3·108)2 e = 4,5·10-12 J = 2,8·107 eV = 28 MeV· (1 eV = 1,6·10-19 J) A látszólag eltűnő tömeg energiává alakul!

Kertészmérnök nappali

6

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag kötési energia

FIZIKA

e ~ 4,5·10-12 J Mennyi energia lenne kinyerhető 1 vödör vízből ha magreakcióval belőle a hidrogént héliummá alakítanánk? M(H2O) = 18 g/mol = 2 g/mol H + 16 g/mol O. A víz tömegének 2/18-ad része, vagyis 1/9-ed része hidrogén. Kertészmérnök nappali

7

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Atommag kötési energia A víz tömegének 2/18-ad része, vagyis 1/9-ed része hidrogén. 1 vödör vízben > 1 kg hidrogén 1 kg H = 1000 mol proton

500 mol p+ + 500 mol n  250 mol He Kertészmérnök nappali

8

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag kötési energia 250 mol He kötési energiája:

FIZIKA

E = N·e = 250·6·1023·4,5·10-12 = 6,75·1014 J.

1 kg koksz égéshője: 30 MJ/kg = 3·107 J/kg. 1 vödör víz hidrogénjének fúziós energiája kb. 2,25·107 kg = 22 500 tonna koksz elégetésének megfelelő energiát termel.

Kertészmérnök nappali

9

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Atommag fizika Atommag kötési energia: X AZ





e  m  c  mX  (Z  mp  (A  Z)  mn )  c FIZIKA

2

Fajlagos kötési energia:

Kertészmérnök nappali

10

2

e A

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

0

-1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9

20

Tömegszám (A) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

fúzió

Fajlagos kötési energia (MeV)

FIZIKA

Atommag fizika

e A

Kertészmérnök nappali

bomlás, hasadás

11

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Maghasadás, atomerőmű

FIZIKA

láncreakció

Paksi atomerőmű honlapja 12 Kertészmérnök nappali

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Maghasadás, atomerőmű

Paksi atomerőmű honlapja 13 Kertészmérnök nappali

Szabályozott láncreakció

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Maghasadás, atomerőmű

Paksi atomerőmű honlapja

Kertészmérnök nappali

14

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Radioaktív bomlás

FIZIKA

dN ~N dt

Radioaktív bomlástörvény

N

N(t )  N0  2

N0 N0/2



t T

T – felezési idő

N0/4 T

Kertészmérnök nappali

2T 15

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Radioaktív bomlástörvény

FIZIKA

•Radioaktív kormeghatározás (C14)

http://c14.arch.ox.ac.uk/calibration.php

Fáraók halála, Torínói lepel

•Élőlények anyagcseréjének vizsgálata Kertészmérnök nappali

16

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Dozimetria  Elnyelt dózis: (D) (1 kg tömegben elnyelt sugárzási energia) mértékegysége Gray =J/kg  Dózis egyenérték (biológiai dózis) H=D·RBE, ahol RBE= radiobiológiai egyenérték mértékegysége: Sievert

Kertészmérnök nappali

19

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Dozimetria Háttérsugárzás

FIZIKA

Az átlagos természetes radioaktív háttérsugárzás kb. 1.8 mSv/év. + az emberi tevékenység, - döntő részben az orvosi röntgen átvilágítás és terápia, - még átlagosan 0.4 mSv/év, együtt maximum kb 2,5 mSv/év. A háttérsugárzás legjelentősebb komponensei: •a helyiségben jelenlévő radon (kb. 0.5 mSv/év), •az épületek sugárzása (kb. 0.4 mSv/év), •kozmikus sugárzás, ami felfelé haladva erősen növekszik (0.3 mSv/év), •a bennünk lévő kálium 40 izotóp sugárzása (kb. 0.2 mSv/év)

A hivatásszerűen izotópokkal foglalkozók (orvosok, kutatók stb.) a háttérsugárzásnak kb. a 25-szörösét (maximum 50 mSv -et) kaphatják meg évente. Ezt nevezzük dóziskorlátnak. (A lakosságra ez az érték kb. kétszeres háttérsugárzás, vagyis max. 5 mSv/év!)

Kertészmérnök nappali

20

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Radioaktív sugárzás detektálása  Ködkamra

http://www.ejf.hu/oktkut/kiallitas/Oldalak/Kodkamra/Kodkamra.htm

Kertészmérnök nappali

21

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

FIZIKA

Radioaktív sugárzás detektálása  Ködkamra (paksi atomerőmű látogatóközpont)

http://www.tar.hu/fizfoto/fizfoto7.html

Kertészmérnök nappali

22

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Radioaktív sugárzás detektálása

FIZIKA

Filmdoziméter (pl. egészségügyi dolgozók)

www.sulinet.hu/.../Rab/0/11448/radioakt.htm

http://www.euronuclear.org/info/encyclopedia/f/filmdosimeter.htm

Kertészmérnök nappali

23

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Radioaktív sugárzás detektálása

FIZIKA

Szcintillációs detektor

http://zope.reaktor.fh-furtwangen.de/portal/human_sciences/alchemie/portal/lectures/gesamttour/spektro/18.html

Kertészmérnök nappali

24

http://fft.szie.hu

Atommag fizika

Radioaktív sugárzás detektálása

FIZIKA

Geiger Müller számláló (kísérlet)

http://zope.reaktor.fh-furtwangen.de/portal/human_sciences/alchemie/portal/lectures/gesamttour/geiger/f3.html

Kertészmérnök nappali

25

http://fft.szie.hu