Fysiikka 8  - luku 6 Hajoamislaki

6.1 Aktiivisuus ja hajoamislaki

Hajoamissarjat                

                                                                                                                                       

Hajoamissarja syntyy, kun pitkäikäisen emoytimen hajotessa syntyvä tytärydinkin on radioaktiivinen. Hajoaminen jatkuu, kunnes ketjun päässä on stabiili ydin. Beetahajoaminen muuttaa ytimen järjestyslukua yhdellä. Ytimen massaluku A muuttuu vain alfahajoamisessa.

Aktiivisuus

Aktiivisuus kuvaa ytimien hajoamisnopeutta. Radioaktiivisen näytteen keskimääräinen aktiivisuus on hajoamisten lukumäärä aikayksikössä

A = ∆N / ∆t

jossa ∆N on ytimien määrän muutos ja ∆t hajoamisiin kulunut aika. Radioaktiivisen näytteen hetkellinen aktiivisuus on suoraan verrannollinen hajoavien ytimien määrään, eli

A = λN

jossa λ on hajoamisvakio. Hajoamisvakion yksikkö on 1 1/s.

Hajoamislaki

Radioaktiivisten ydinten lukumäärä hetkellä t on

N = N₀ e ^–λt

missä N0 on ydinten lukumäärä hetkellä t = 0 s. Radioaktiivisen näytteen aktiivisuus hetkellä t on

A = A₀ e ^–λt

Puoliintumisaika      

Puoliintumisajan kuluessa noin puolet alussa olleista radioaktiivisista ytimistä hajoaa.

T½ = ln2 λ

                                                                                                                             

6.2 Radiohiiliajoitus

Radioaktiivisia aineita voidaan käyttää arkeologisessa iänmäärityksessä. Jos tutkittava kohde on joskus sisältänyt elävää organismia, sen iän määrittämiseen voidaan käyttää hiiliajoitusta. Maakerrostumien avulla radiohiilimenetelmää on voitu tarkentaa 45 000 vuotta taaksepäin. Tätä vanhemmissa näytteissä radiohiiltä on jäljellä niin vähän, että yli 50 000 vuotta vanhojen näytteiden tutkimiseen radiohiilimenetelmä ei sovellu, eikä se toimi hyvin kovin nuorienkaan näytteiden tutkimisessa.

6.3 Säteilyturvallisuus

Ionisoivaa säteilyä ei voi havaita aistein, mutta se on haitallista elävälle kudokselle. Ionisoivaa säteilyä ovat röntgensäteily, gammasäteily, alfasäteily, beetasäteily ja neutronisäteily. Neutronisäteily ei ole suoranaisesti ionisoivaa säteilyä, koska neutroneilla ei ole sähkövarausta. Neutronisäteily on kuitenkin hyvin läpitunkevaa, ja neutronin absorboiduttua ytimeen ydin yleensä lähettää gammasäteilyä, joka on ionisoivaa säteilyä.

Efektiivinen annos kuvaa säteilyn vaikutusta ihmisen elimistöön. Se ilmaisee säteilyn aiheuttaman kokonaishaitan. Efektiivisen annoksen yksikkö on 1 Sv (Sievert). Alfasäteily on noin 20 kertaa haitallisempaa kuin gammasäteily. Säteilyn riskit ovat suurimmat sellaisissa elimissä, joissa tapahtuu solujen jakaantumista. Esim punaisessa luuytimessä, rintarauhasissa, keuhkoissa ja mahalaukun seinämissä on suuremmat säteilyn riskit verrattuna riskeihin aivoissa, ihossa tai luun pinnassa.