Energía de descomposición

La energía de desintegración es el cambio de energía de un núcleo que ha sufrido una desintegración radiactiva. La desintegración radiactiva es el proceso en el que un núcleo atómico inestable pierde energía emitiendo partículas ionizantes y radiación. Esta descomposición, o pérdida de energía, da como resultado que un átomo de un tipo (llamado nucleido padre) se transforme en un átomo de un tipo diferente (llamado nucleido hijo).

Cálculo de decaimiento

La diferencia de energía de los reactivos a menudo se escribe como Q:

Q=()Energía cinética)después− − ()Energía cinética)antes,{displaystyle Q=left({text{Kinetic energy}}right)_{text{after}}-left({text{Kinetic energy}} la energía es muy buena.

Q=()Masa de descanso)antesc2− − ()Masa de descanso)despuésc2.{displaystyle Q=left({text{Rest mass}}right)_{text{before}c^{2}-left({text{Rest Misa.

La energía de decaimiento generalmente se expresa en términos de unidades de energía MeV (millones de electronvoltios) o keV (mil electronvoltios):

Q[MeV]=− − 931,5Δ Δ M[Da],()DondeΔ Δ M=.. Mproductos− − .. Mreaccionarios).{displaystyle Q{text{f} [MeV]}=-931.5Delta M{text{ [Da]},~~ {text{where Delta M=Sigma M_{text{products}- Sigma M_{text{reactants}). }

Los tipos de desintegración radiactiva incluyen

• Gamma ray
• beta decay (la energía dedecay se divide entre el electrón emitido y el neutrino que se emite al mismo tiempo)
• Alpha decay

La energía de desintegración es la diferencia de masa Δm entre el átomo padre y el hijo y las partículas. Es igual a la energía de la radiación E. Si A es la actividad radiactiva, es decir, el número de átomos que se transforman por tiempo, M la masa molar, entonces la potencia de radiación P es:

P=Δ Δ m()AM).{displaystyle P=Delta {m}left({frac {}{M}right). }

o

P=E()AM).{displaystyle P=Eleft({frac {M}right). }

o

P=QA.{displaystyle P=QA.}

Ejemplo: 60Co se descompone en ⁶⁰Ni. La diferencia de masa Δm es 0,003 u. La energía radiada es de aproximadamente 2,8 MeV. El peso molar es 59,93. La vida media T de 5,27 años corresponde a la actividad A = N [ ln(2) / T ], donde N es el número de átomos por mol y T es la vida media. Teniendo en cuenta las unidades, la potencia de radiación para ⁶⁰Co es 17,9 W/g

Potencia de radiación en W/g para varios isótopos:

⁶⁰Co: 17.9

²³⁸Pu: 0,57

¹³⁷Cs: 0,6

²⁴¹Am: 0,1

²¹⁰Po: 140 (T = 136d)

⁹⁰Sr: 0.9

²²⁶Ra: 0.02

Para su uso en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), es deseable una alta energía de descomposición combinada con una vida media larga. Para reducir el costo y el peso del blindaje contra la radiación, se prefieren las fuentes que no emiten una fuerte radiación gamma. Esta tabla da una indicación de por qué, a pesar de su enorme coste, el 238Pu con su vida media de aproximadamente ochenta años y sus bajas emisiones gamma se ha convertido en el nucleido RTG elegido. 90Sr funciona peor que ²³⁸
Pu en casi todas las medidas, siendo más breve, un emisor beta en lugar de un emisor alfa fácilmente blindado y que libera una cantidad significativa de radiación gamma cuando su nucleido hijo 90Y se desintegra, pero como es un producto de alto rendimiento de la fisión nuclear y fácil de extraídas químicamente de otros productos de fisión, las RTG basadas en titanato de estroncio se utilizaron ampliamente en ubicaciones remotas durante gran parte del siglo XX. El cobalto-60, si bien se usa ampliamente para fines como la irradiación de alimentos, no es un isótopo RTG practicable, ya que la mayor parte de su energía de descomposición es liberada por los rayos gamma, lo que requiere una protección sustancial. Además, su vida media de cinco años es demasiado corta para muchas aplicaciones.