Àwọn Àpẹẹrẹ Ìbéèrè lórí Ìjíròrò nípa Fisiksi Agbára Nuclear àti Ìṣiṣẹ́ Radioactivity
Fisiksi iparun ati iṣẹ-ṣiṣe redio jẹ awọn ẹka fisiksi ti o n ṣe pẹlu ikẹkọ awọn nuclei atomu ati awọn iṣẹlẹ ibajẹ redio ti o waye ninu awọn nuclei wọnyi. Mimọ awọn imọran ipilẹ wọnyi ṣe pataki ni ọpọlọpọ awọn aaye, pẹlu oogun, agbara iparun, ati imọ-jinlẹ ohun elo. Ninu nkan yii, a yoo jiroro awọn apẹẹrẹ awọn iṣoro ti o ni ibatan si fisiksi iparun ati iṣẹ-ṣiṣe redio, pẹlu awọn alaye wọn, lati ṣe iranlọwọ fun oye rẹ.
Ifihan Ipilẹ si Fisiksi Nuclear ati Radioactivity
Kí a tó bẹ̀rẹ̀ sí í wo àwọn ìbéèrè àpẹẹrẹ, ó dára láti ṣe àtúnyẹ̀wò àwọn kókó pàtàkì kan:
– Àkójọpọ̀ átọ́mù: Ó ní àwọn prótónì àti neutron. Àwọn prótónì ní agbára rere, nígbà tí àwọn neutron kò ní agbára.
– Ìṣiṣẹ́ ìtànṣán: Ìlànà ìbàjẹ́ àwọn nucleus tí kò dúró ṣinṣin sí nucleus tí ó dúró ṣinṣin pẹ̀lú ìtújáde àwọn patikulu tàbí ìtànṣán.
– Àwọn Irú Ìbàjẹ́ Redio: Àlùfáà (\(\alpha\)), àlùfáà (\(\beta\)), àti àlùfáà (\(\gamma\)) ìbàjẹ́.
– Òfin Ìbàjẹ́ Rédíò: Ṣàlàyé bí iye àwọn nọ́ńbà ìtànṣán ṣe ń dínkù nígbàkúgbà.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Agbára Ìbí àti Ìbàjẹ́
Ìbéèrè:
Núkléù uranium-238 kan máa ń yọ́ dànù sí thorium-234 nípa ìtújáde pàtákì alpha kan. Tí ìwọ̀n uranium-238 bá jẹ́ 238.0508 u, ìwọ̀n thorium-234 jẹ́ 234.0436 u, àti ìwọ̀n pàtákì alpha jẹ́ 4.0026 u, ṣírò agbára tí a tú jáde nínú ìbàjẹ́ yìí.
Ìjíròrò:
Agbára tí a tú jáde nínú ilana ìbàjẹ́ ni a lè ṣírò nípa lílo ìbáṣepọ̀ láàárín ìwọ̀n àti agbára tí a fúnni nípasẹ̀ ìṣirò Einstein \(E=mc^2\).
1. Ṣírò ibi tí ó sọnù:
\( \Delta m = (mass_{U-238}) – (mass_{Th-234} + mass_{\alpha}) \)
\( = 238.0508 – (234.0436 + 4.0026) \)
\( = 238.0508 – 238.0462 \)
\( = 0.0046\, u \)
2. Yi ibi ti o sọnu pada si agbara nipa lilo \( c^2 \):
\( E = \Delta m \times 931.5\, MeV/u \)
\( = 0.0046 \igba 931.5 \)
\( \nf 4.29\, MeV \)
Nítorí náà, agbára tí a tú jáde nínú ìbàjẹ́ yìí jẹ́ nípa 4.29 MeV.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Ìdajì-Ìgbésí-ayé àti Ìgbòkègbodò
Ìbéèrè:
Àyẹ̀wò onítànṣán kan ní ìṣiṣẹ́ \(A_0 \) ti 1000 Bq ní àkọ́kọ́. Lẹ́yìn wákàtí mẹ́wàá, ìṣiṣẹ́ rẹ̀ dínkù sí 125 Bq. Pinnu ìdajì ìgbésí ayé ohun onítànṣán náà.
Ìjíròrò:
Iṣẹ́ (A) ti ohun onítànkálẹ̀ kan jẹ́ tààrà sí iye àwọn núkléù onítànkálẹ̀ (N). Òfin ìbàjẹ́ onítànkálẹ̀ sọ pé:
\[ A(t) = A_0 e^{-\lambda t} \]
Ibi tí \( \lambda \) jẹ́ ìdúró ìbàjẹ́:
1. Ṣírò iye ìdíbàjẹ́ tí ó dúró (\( \lambda \)):
\[ \frac{A(t)}{A_0} = e^{-\lambda t} \]
\[ \frac{125}{1000} = e^{-\lambda \times 10} \]
\[ 0.125 = e^{-\lambda \times 10} \]
\[ \ln(0.125) = -\lambda \times 10 \]
\[ \lambda = -\frac{\ln(0.125)}{10} \]
2. Pinnu iye ìdajì (\( T_{1/2} \)):
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{\lambda} \]
\[ \lambda = \frac{\ln(8)}{10} = \frac{2.079}{10} = 0.2079 \, wákàtí^{-1} \]
\[ T_{1/2} = \frac{\ln(2)}{0.2079} \approx 3.3 \, wakati \]
Ìdajì ìgbésí ayé ohun èlò ìpanilára náà jẹ́ nǹkan bí wákàtí 3.3.
Àpẹẹrẹ 3: Ìbàjẹ́ Beta àti Antineutrinos
Ìbéèrè:
Kóbílíọ̀nù Cobalt-60 kan máa ń bàjẹ́ nípasẹ̀ ìbàjẹ́ beta-minus láti ṣẹ̀dá kóbílíọ̀nù Nickel-60. Kọ ìṣesí kóbílíọ̀nù fún ìbàjẹ́ yìí kí o sì dá àwọn kóbílíọ̀nù tó wà nínú rẹ̀ mọ̀.
Ìjíròrò:
Ìbàjẹ́ Beta-minus (\(\beta^-\)) máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí neutron kan nínú nucleus ti átọ̀mù bá yípadà sí proton kan, nígbà tí ó ń tú electron kan (\(\beta^-\)) àti antineutrino kan jáde (\(\bar{\nu}_e\)).
Ìhùwàsí amúlétutù fún ìbàjẹ́ yìí ni:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni^ + e^- + \bar{\nu}_e \]
Mo ṣe é:
– \( _{27}^{60}Co \) jẹ́ Kobalt-60.
– \( _{28}^{60}Ni^ \) jẹ́ Nickel-60 ní ipò ìtara.
– \( e^- \) jẹ́ elekitironi (ẹ̀yà beta-dinku).
– \( \bar{\nu}_e \) je antineutrino.
Nikkel-60 tí a ṣẹ̀dá sábà máa ń wà ní ipò ìtara, ó sì sábà máa ń tú agbára sí i ní ìrísí àwọn ìtànṣán gamma (\(\gamma\)) láti dé ipò ilẹ̀. A lè kọ gbogbo ìṣesí náà síbí:
\[ _{27}^{60}Co \rightarrow _{28}^{60}Ni + e^- + \bar{\nu}_e + \gamma \]
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 4: Ìwọ̀n Ìtànṣán
Ìbéèrè:
Tí a bá gbé orísun ìtànṣán gamma kan pẹ̀lú ìṣiṣẹ́ Curies méjì sí i ní ìjìnnà mítà 1 sí ohun kan, tí ìtànṣán náà sì gba ohun náà fún ìṣẹ́jú 5, ṣírò ìwọ̀n ìtànṣán tí ohun náà gbà nínú rems. Ká gbà pé iye ìtànṣán tí a bò jẹ́ 0.5 rad fún Curie kan fún ìṣẹ́jú kan, àti pé ìwọ̀n dídára fún ìtànṣán gamma jẹ́ 1.
Ìjíròrò:
1. Ṣírò ìwọ̀n náà nínú rad:
\[ \text{Iwọn (rad)} = \text{Iye ìtànṣán} \times \text{Akitiyan} \times \text{Akoko (iṣẹju)} \]
\[ = 0.5 \, rad/(Ci \cdot min) \times 2 \, Ci \times 5 \, min \]
\[ = 5 \, rad \]
2. Ṣírò ìwọ̀n tí a lò nínú bírékì:
\[ \text{Iwọn (rem)} = \text{Iwọn (rad)} \times \text{Iwọn Didara} \]
\[ = 5 \, rad \times 1 \, (fún gamma) \]
\[ = 5 \, rem \]
Iwọn ìtànṣán tí ohun náà gbà jẹ́ 5 rem.
Penutup
Nípa kíkẹ́kọ̀ọ́ àwọn àpẹẹrẹ ìṣòro tí a mẹ́nu kàn lókè yìí, a nírètí láti mú kí òye rẹ nípa àwọn èrò nípa fisiksi nuclear àti radioactivity jinlẹ̀ sí i. Ó ṣe pàtàkì láti máa ṣe àwọn ìṣòro kan náà nígbà gbogbo láti lè ní òye àti lílo àwọn èrò fisiksi nuclear wọ̀nyí. Ẹ̀kọ́ ayọ̀!
