रेडियोधर्मिता – समस्याएं और समाधान

रेडियोधर्मिता – समस्याएं और समाधान

1. नीचे दिए गए चित्र के आधार पर, 13.86 घंटे के क्षय के बाद रेडियोधर्मी गतिविधि है…

ज्ञात :

अर्ध-आयु (T _1/2 ) = 6.93 घंटे

समय अंतराल (t) = 13.86 घंटे

आवश्यकता: रेडियोधर्मी गतिविधि

समाधान:

A = रेडियोधर्मी सक्रियता , λ = क्षय स्थिरांक, Nt ₌ एक निश्चित समयावधि में क्षय होने के बाद रेडियोधर्मी परमाणुओं की संख्या , T1 _/2 = अर्ध-आयु

क्षय स्थिरांक:

एक निश्चित समयावधि के दौरान क्षय होने के बाद रेडियोधर्मी परमाणुओं की संख्या:

रेडियोधर्मी गतिविधि:

2. नीचे दिए गए चित्र के आधार पर, रेडियोधर्मी पदार्थ के 15 मिनट तक क्षय होने के बाद, शेष रेडियोधर्मी पदार्थ की मात्रा … होगी।

समाधान:

No ₌ रेडियोधर्मी परमाणुओं की प्रारंभिक मात्रा

N _t = एक निश्चित समयावधि (t) के दौरान क्षय होने के बाद रेडियोधर्मी परमाणुओं की अंतिम मात्रा।

t = समय-अंतराल

T 1/2 = अर्ध-आयु

अर्ध-आयु की गणना करें :

ज्ञात :

संख्या ₌ 8 ग्राम

एन _टी = 2 ग्राम

t = 6 मिनट

वांछित: अर्ध-आयु (T 1/2)

समाधान:

शेष रेडियोधर्मी पदार्थ की गणना करें:

ज्ञात :

रेडियोधर्मी परमाणुओं की प्रारंभिक मात्रा ( _No ) = 8 ग्राम

समय अंतराल (t) = 15 मिनट

अर्ध-आयु (T 1/2) = 3 मिनट

वांछित: शेष रेडियोधर्मी पदार्थ (N _t )

समाधान:

1. प्रश्न: रेडियोधर्मिता क्या है?

उत्तर: रेडियोधर्मिता एक अस्थिर परमाणु के नाभिक से कणों या ऊर्जा का स्वतः उत्सर्जन है।

2. प्रश्न: रेडियोधर्मी क्षय के तीन सामान्य प्रकारों के नाम बताइए।

उत्तर: तीन सामान्य प्रकार अल्फा (α) क्षय, बीटा (β) क्षय, और गामा (γ) विकिरण हैं।

3. प्रश्न: अल्फा क्षय के दौरान क्या उत्सर्जित होता है?

उत्तर: अल्फा क्षय के दौरान, एक अल्फा कण उत्सर्जित होता है, जिसमें 2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन होते हैं (मूल रूप से एक हीलियम-4 नाभिक)।

4. प्रश्न: बीटा-माइनस (β⁻) क्षय के दौरान किसी तत्व की परमाणु संख्या में क्या परिवर्तन होता है?

उत्तर: बीटा-माइनस क्षय के दौरान, एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाता है और इस प्रक्रिया में एक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। इससे परमाणु क्रमांक में एक की वृद्धि होती है।

5. प्रश्न: गामा विकिरण क्या है?

उत्तर: गामा विकिरण एक रेडियोधर्मी परमाणु से उत्सर्जित उच्च-ऊर्जा वाला फोटॉन है। यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जो एक्स-रे के समान है लेकिन अधिक ऊर्जावान है।

6. प्रश्न: गामा विकिरण अक्सर अन्य प्रकार के क्षय के बाद क्यों उत्सर्जित होता है?

उत्तर: गामा विकिरण अक्सर अन्य प्रकार के क्षय के बाद उत्तेजित नाभिक से अतिरिक्त ऊर्जा को मुक्त करने और उसे कम ऊर्जा अवस्था में वापस लाने के लिए उत्सर्जित होता है।

7. प्रश्न: अर्ध-आयु और क्षय स्थिरांक में क्या अंतर है?

उत्तर: अर्ध-आयु वह समय है जो किसी नमूने में मौजूद आधे रेडियोधर्मी परमाणुओं के क्षय होने में लगता है, जबकि क्षय स्थिरांक प्रति इकाई समय में एक परमाणु के क्षय होने की संभावना को दर्शाता है।

8. प्रश्न: चिकित्सा में रेडियोआइसोटोप का उपयोग कैसे किया जाता है?

उत्तर: रेडियोआइसोटोप का उपयोग चिकित्सा में निदान और उपचार दोनों उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, टेक्नीशियम-99m का उपयोग इमेजिंग में किया जाता है, जबकि आयोडीन-131 का उपयोग थायरॉइड विकारों के उपचार में किया जाता है।

9. प्रश्न: कार्बन-14 डेटिंग के पीछे क्या सिद्धांत है?

उत्तर: कार्बन-14 डेटिंग कार्बनिक पदार्थों में कार्बन-14 (एक रेडियोधर्मी समस्थानिक) और कार्बन-12 के अनुपात को मापने पर आधारित है। चूंकि कार्बन-14 समय के साथ क्षय होता है, इसलिए यह अनुपात नमूने की आयु का संकेत दे सकता है।

10. प्रश्न: नाभिकीय अभिक्रियाओं के संदर्भ में विखंडन और संलयन में क्या अंतर है?

उत्तर: विखंडन एक भारी नाभिक का दो या दो से अधिक छोटे नाभिकों में टूटना है, जिससे ऊर्जा निकलती है। दूसरी ओर, संलयन में दो हल्के नाभिकों का संयोजन होकर एक भारी नाभिक बनता है, जिससे ऊर्जा निकलती है।

11. प्रश्न: गाइगर काउंटर कैसे काम करता है?

उत्तर: एक गाइगर काउंटर गाइगर-मुलर ट्यूब में उत्पन्न आयनीकरण को मापकर विकिरण का पता लगाता है। जब विकिरण ट्यूब से गुजरता है, तो यह अंदर मौजूद गैस को आयनित करता है, जिससे मापने योग्य विद्युत निर्वहन उत्पन्न होता है।

12. प्रश्न: परमाणु रिएक्टरों में नियंत्रण छड़ों का कार्य क्या है?

उत्तर: नियंत्रण छड़ें न्यूट्रॉन को अवशोषित करती हैं, जिससे रिएक्टर में परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया की दर नियंत्रित होती है। इन छड़ों की स्थिति को समायोजित करके, प्रतिक्रिया को तेज, धीमा या पूरी तरह से रोका जा सकता है।

13. प्रश्न: विकिरण से बचाव के लिए सीसे का उपयोग परिरक्षण सामग्री के रूप में क्यों किया जाता है?

उत्तर: सीसा सघन होता है और विभिन्न प्रकार के रेडियोधर्मी उत्सर्जन, विशेष रूप से गामा किरणों को प्रभावी ढंग से अवशोषित और रोक सकता है, जिससे व्यक्तियों और उपकरणों को विकिरण के संपर्क से बचाया जा सकता है।

14. प्रश्न: बंधन ऊर्जा की अवधारणा का रेडियोधर्मिता से क्या संबंध है?

उत्तर: बंधन ऊर्जा वह ऊर्जा है जो किसी नाभिक को उसके घटक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में विघटित करने के लिए आवश्यक होती है। कुछ मामलों में, यदि कणों के पुनर्व्यवस्थापन या उत्सर्जन से कुल बंधन ऊर्जा कम हो जाती है, तो नाभिक ऐसा करेगा, जिससे रेडियोधर्मी क्षय होगा।

15. प्रश्न: रेडियोधर्मिता को मापने की सामान्य इकाई क्या है?

उत्तर: बेकरेल (Bq) एक सामान्य इकाई है, जो प्रति सेकंड एक क्षय घटना का प्रतिनिधित्व करती है।

16. प्रश्न: रेडॉन का रेडियोधर्मिता से क्या संबंध है?

उत्तर: रेडॉन एक प्राकृतिक रूप से पाई जाने वाली रेडियोधर्मी गैस है, जो यूरेनियम के क्षय उत्पाद के रूप में बनती है। यह इमारतों में जमा हो सकती है और अपनी रेडियोधर्मिता के कारण स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करती है।

17. प्रश्न: परमाणु ऊर्जा में प्लूटोनियम-239 का क्या महत्व है?

उत्तर: प्लूटोनियम-239 विखंडन से गुजर सकता है और इसका उपयोग कुछ प्रकार के परमाणु रिएक्टरों में ईंधन के रूप में और परमाणु हथियारों के उत्पादन में किया जाता है।

18. प्रश्न: न्यूट्रॉन सक्रियण क्या है?

उत्तर: न्यूट्रॉन सक्रियण वह प्रक्रिया है जिसमें स्थिर समस्थानिक न्यूट्रॉन ग्रहण करने के बाद रेडियोधर्मी बन जाते हैं। नया समस्थानिक अक्सर बीटा या गामा विकिरण उत्सर्जित करके क्षय होता है।

19. प्रश्न: जैविक प्रक्रियाओं के अध्ययन में ट्रेसर कैसे काम करते हैं?

उत्तर: रेडियोधर्मी ट्रेसर ऐसे समस्थानिक होते हैं जो विकिरण उत्सर्जित करते हैं और जैविक प्रणालियों में उनकी गति का पता लगाया जा सकता है। उनकी गति पर नज़र रखकर शोधकर्ता चयापचय प्रक्रियाओं या रक्त प्रवाह जैसी प्रक्रियाओं का अध्ययन कर सकते हैं।

20. प्रश्न: कुछ तत्व दूसरों की तुलना में अधिक रेडियोधर्मी क्यों होते हैं?

उत्तर: परमाणु नाभिक की स्थिरता प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के संतुलन पर निर्भर करती है। जिन तत्वों के नाभिक में इन कणों का संतुलन स्थिर नहीं होता, वे अधिक रेडियोधर्मी हो जाते हैं, क्योंकि क्षय प्रक्रिया से गुजरने के बाद वे अधिक स्थिर अवस्था में पहुँच जाते हैं।