energía de descomposición

Cambio de energía de un núcleo después de la desintegración radiactiva.

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 desintegración, 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 desintegración

La diferencia de energía de los reactivos suele escribirse como Q :

${\displaystyle Q=\left({\text{Kinetic energy}}\right)_{\text{after}}-\left({\text{Kinetic energy}}\right)_{\text{before}},}$

${\displaystyle Q=\left({\text{Rest mass}}\right)_{\text{before}}c^{2}-\left({\text{Rest mass}}\right)_{\text{after}}c^{2}.}$^[1]

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

${\displaystyle Q{\text{ [MeV]}}=-931.5\Delta M{\text{ [Da]}},~~({\text{where }}\Delta M=\Sigma M_{\text{products}}-\Sigma M_{\text{reactants}}).}$^[2]

Los tipos de desintegración radiactiva incluyen

• rayo gamma
• desintegración beta (la energía de desintegración se divide entre el electrón emitido y el neutrino que se emite al mismo tiempo)
• desintegración alfa

La energía de desintegración es la diferencia de masa Δm entre el átomo y las partículas padre e hijo. 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:

${\displaystyle P=\Delta {m}\left({\frac {A}{M}}\right).}$

o

${\displaystyle P=E\left({\frac {A}{M}}\right).}$

o

${\displaystyle P=QA.}$

Ejemplo: ⁶⁰ Co se desintegra en ⁶⁰ Ni. 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. Cuidando las unidades, la potencia de radiación del ⁶⁰ Co es de 17,9 W/g.   

Potencia de radiación en W/g para varios isótopos:

^60Co : 17,9

^238Pu : 0,57

¹³⁷ C: 0,6

²⁴¹ am: 0,1

²¹⁰ Po: 140 (T = 136  días)

^90Sr : 0,9

^226Ra : 0,02

Para su uso en generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG), es deseable una alta energía de desintegración combinada con una larga vida media. Para reducir el coste y el peso del blindaje contra la radiación , se prefieren fuentes que no emitan radiación gamma fuerte. Este cuadro da una indicación de por qué -a pesar de su enorme costo-²³⁸
El Pu, con su vida media de aproximadamente ochenta años y sus bajas emisiones gamma, se ha convertido en el nucleido RTG preferido.90Sr se desempeña peor que²³⁸
Pu en casi todas las medidas, tiene una vida más corta, es un emisor beta en lugar de un emisor alfa fácilmente protegido y libera una cantidad significativa de radiación gamma cuando su nucleido hijo90Y se desintegra, pero como es un producto de fisión nuclear de alto rendimiento y fácil de extraer químicamente de otros productos de fisión, los RTG basados ​​en titanato de estroncio tuvieron un uso generalizado en ubicaciones remotas durante gran parte del siglo XX. El cobalto-60, aunque se utiliza ampliamente para fines como la irradiación de alimentos, no es un isótopo RTG viable ya que la mayor parte de su energía de desintegración es liberada por rayos gamma, lo que requiere un blindaje sustancial. Además, su vida media de cinco años es demasiado corta para muchas aplicaciones.

Ver también

• Valor Q (ciencia nuclear)

Referencias

1. "Desintegración alfa" (PDF) . Sotón . Archivado (PDF) desde el original el 8 de mayo de 2016 . Consultado el 31 de marzo de 2021 .
2. Choppin, Gregory R. (2002). Radioquímica y química nuclear. Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg (3ª ed.). Woburn, MA: Butterworth-Heinemann. pag. 62.ISBN​ 978-0-08-051566-3. OCLC  182729523.

• Radiactividad Radionucleidos Radiación por Joseph Magill y Jean Galy, Springer Verlag, 2005