Una muestra de roca de 2,14 kg contiene 0,0985 g de uranio. Cuánta energía se emite durante 25 años si el 99.27% del uranio es 238 U, que tiene una vida media de 4.46 × 10 9 años, si cada evento de descomposición está acompañado por el lanzamiento de 4.039 MeV? Si un individuo de 180 lb absorbe toda la radiación emitida, ¿cuánta radiación se ha absorbido en los rads?
Q21.1.11
Hay una historia sobre un “boy scout radioactivo” que intentó convertir el torio-232, que aisló de unos 1000 mantos de faroles de gas, en uranio-233 bombardeando el torio con neutrones. Los neutrones se generaron bombardeando un objetivo de aluminio con partículas α de la descomposición del americio-241, que se aisló de 100 detectores de humo. Escriba reacciones nucleares equilibradas para estos procesos. El “boy scout radioactivo” pasó aproximadamente 2 h / día con su experimento durante 2 años. Suponiendo que la emisión alfa de americio tiene una energía de 5.24 MeV / partícula y que el americio-241 estaba sufriendo 3.5 × 10 6 descomposición / s, ¿cuál fue la exposición del explorador de 60.0 kg en rads? El científico intrépido aparentemente no mostró efectos negativos de esta exposición. ¿Por qué?
241/95 Am —> 4/2 He + 237 / 93Np —> 4 / 2He + 233 / 91Pa —-> 1 / 0n + 232 / 91Th —> 1 / 1 H + 233/92 U
Al agregar partículas alfa al lado de los productos de la reacción, pudo reducir el número de masa en 4 y el número atómico en 2 para obtener los productos que deseaba. Se requirió bombardeo con neutrones y 1 H para bajar al número de masa para obtener Th y luego elevar tanto el número de masa como el número atómico para producir uranio.
2 horas * 365 * 2 = 1460 horas de exposición. * 60min / 1hr * 60s / 1min = 5.26 * 10 ^ 6s de exposición
1MeV = (1.6022 * 10 ^ -13 Julios ) * (5.24 MeV / partícula) * 2 partículas = 1.679 * 10 ^ -12 Julios.
(1.679 * 10 ^ -12 julios) * (1 amu / 1.4924 * 10 ^ -10 julios) = 2.51 * 10 ^ -13 amu
E = mc ^ 2
E = (2.51 * 10 ^ -13 amu) (1.66 * 10 ^ -22kg / amu) (2.9998 * 10 ^ 8m / s) ^ 2 = (3.75 * 10 ^ -18 kgm ^ 2 / s) * (3.5 * 10 ^ 6 decaimientos / s) = 1.31 * 10 ^ -11 julios de exposición por segundo.
El científico no mostró efectos negativos de esta exposición porque si multiplicamos la energía en julios de exposición por segundo, 1.31 * 10 ^ -11, por la cantidad total de segundos de exposición, 5.26 * 10 ^ 6s, descubrimos que solo estuvo expuesto a 6.9 * 10 ^ -5 julios de radiación a lo largo de dos años. Esta es una cantidad muy pequeña de radiación durante un período de tiempo tan largo.
Para conectar los valores de esta ecuación, debemos convertir el MeV dado a Julios con la tasa de conversión conocida. Del mismo modo, debemos convertir los julios a amu con otra tasa de conversión conocida. Luego podemos insertar los valores y multiplicarlos por c ^ 2, pero no debemos olvidar multiplicar el amu por la tasa de conversión a kg para producir julios. Una vez hecho todo esto, multiplicamos la cantidad de julios de exposición por segundo por la cantidad total de exposición en segundos para determinar la cantidad total de exposición durante el período de dos años.