17+ أمثلة الاضمحلال الإشعاعي: تفسيرات مفصلة


يحدث الاضمحلال الإشعاعي عندما تطلق نواة غير مستقرة الطاقة من خلال الإشعاع وتصبح نواة مستقرة. يمكن أن يكون التفكك الإشعاعي على شكل جسيمات ألفا ، وجسيمات بيتا ، وأشعة جاما ، وانبعاث البوزيترون ، والتقاط الإلكترون ، وما إلى ذلك. تمت مناقشة عدد قليل من أمثلة التحلل الإشعاعي بالتفصيل في هذه المقالة.

  • اضمحلال ألفا لنواة اليورانيوم 238
  • اضمحلال بيتا لنواة Thorium-234
  • اضمحلال ألفا لنواة البولونيوم 210
  • اضمحلال بيتا لنواة اليود 131
  • اضمحلال جاما لنواة الكوبالت 60
  • انبعاث البوزيترون لنواة الأكسجين 15
  • التقاط الإلكترون للبوتاسيوم 40
  • اضمحلال ألفا لنواة اليورانيوم 234
  • اضمحلال ألفا لنواة الثوريوم 230
  • تسوس ألفا من الراديوم -226
  • اضمحلال ألفا لنواة البولونيوم 218
  • اضمحلال ألفا لنواة الرادون 222
  • اضمحلال بيتا للرصاص 214
  • اضمحلال بيتا للبزموت -214
  • اضمحلال ألفا للبولونيوم -214
  • اضمحلال بيتا للرصاص 210
  • اضمحلال بيتا للبزموت -210

اضمحلال ألفا لنواة اليورانيوم 238

اليورانيوم 238 ، وهو نظير اليورانيوم الأكثر شيوعًا ، يخضع لاضمحلال ألفا ويشكل الثوريوم -234. خلال هذا التفاعل ، تفقد نواة اليورانيوم 238 غير المستقرة 2 بروتونات و 2 نيوترون لتكوين الثوريوم -234. يمكن اعتبار جسيم ألفا كنواة هيليوم. 

جسيمات ألفا أقل اختراقًا من أشكال الإشعاع الأخرى. في بعض الأحيان تنبعث أشعة جاما الضعيفة أثناء عملية الاضمحلال. من بين جميع عمليات التفكك الإشعاعي ، يعتبر تحلل ألفا هو الأقل خطورة.

يمكن إظهار الاضمحلال الإشعاعي على شكل

أمثلة الاضمحلال الإشعاعي
سلسلة اضمحلال اليورانيوم
اعتمادات الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

اضمحلال بيتا لنواة Thorium-234

تخضع نوكليد الثوريوم -234 لانحلال بيتا عن طريق إطلاق إلكترون ويتكون البروتكتينيوم -234. يُعرف هذا النوع من تحلل بيتا باسم تسوس بيتا ناقص منذ إطلاق إلكترون سالب نشط. 

يمكن تصوير عملية الاضمحلال بالمعادلة المتوازنة التالية:

يوفر

يمثل مضادات النيوترينو.

كما ذكرنا سابقًا ، فإن اضمحلال الثوريوم - 234 إلى البروتكتينيوم - 234 هو تحلل بيتا ناقص الاضمحلال. العملية الأساسية هي أن ينكسر النيوترون إلى بروتون بالإضافة إلى إلكترون ؛ ويتم تحرير الإلكترون من النواة بينما يظل البروتون داخل النواة.

اضمحلال ألفا لنواة البولونيوم 210

البولونيوم هو أحد العناصر المشعة التي تحدث بشكل طبيعي ويوجد بتركيزات منخفضة جدًا نسبيًا في القشرة الأرضية.

البولونيوم 210 ، نظير مستقر للبولونيوم ، يتحلل إلى نواة مستقرة الرصاص 206 عن طريق انبعاث جسيم ألفا. جسيمات ألفا المنبعثة من البولونيوم 210 قادرة على تأين الهواء المجاور والذي بدوره يحيده كهرباء ساكنة على الأسطح الملامسة للهواء.

يمكن تمثيل عملية الاضمحلال على النحو التالي:

يجد البولونيوم 210 تطبيقات عديدة مزيلات الكهرباء الساكنة التي تستخدم أساسًا للتخلص من الكهرباء الساكنة في بعض الأجهزة بسبب خاصية جسيمات ألفا المنبعثة.

اضمحلال بيتا لنواة اليود 131

تخضع نواة اليود 131 لاضمحلال بيتا وتشكل نواة زينون 131 مستقرة. هذا أيضًا هو تسوس بيتا ناقص. 

رد فعل الاضمحلال كما هو موضح أدناه:

نظرًا لانبعاث كل من جسيم بيتا وأشعة جاما ، يُعرف أيضًا باسم باعث بيتا جاما. هذا يجعلها مفيدة في مجال الطب النووي.

اضمحلال جاما لنواة الكوبالت 60

الكوبالت 60 هو نظير مشع للكوبالت ولكنه لا يحدث بشكل طبيعي.

يحدث التفاعل الفعلي من خلال اضمحلال بيتا للكوبالت 60 لإنتاج مستقر من النيكل 60 وتصدر هذه النواة شعاعي جاما.

يمكن تمثيل التفاعل على النحو التالي:

نظرًا لكونه من بواعث جاما عالية الكثافة ، فإن Cobalt-60 له العديد من التطبيقات مثل مصدر الإشعاع للعلاج الإشعاعي ، وتشعيع الطعام ، وتعقيم الآفات ، وما إلى ذلك.

انبعاث البوزيترون لنواة الأكسجين 15

تعتبر نسبة النيوترونات إلى نسبة البروتون عاملاً رئيسيًا يحدد استقرار أي نواة. يحدث التحلل الإشعاعي لتثبيت النواة.

في الأكسجين -15 ، يكون عدد النيوترونات هو 7 وهو أقل من عدد البروتونات ، أي 8. ومن ثم يخضع لانبعاث البوزيترون ويتكون النيتروجين 15. يُعرف انبعاث البوزيترون باسم بيتا بالإضافة إلى الاضمحلال.

هذا ما يحدث في انبعاث البوزيترون:

يمكن تمثيل تفاعل تحلل بيتا زائد الأكسجين -15 على النحو التالي:

التقاط الإلكترون للبوتاسيوم 40

يعتبر البوتاسيوم -40 مثالاً على نظير مشع طبيعي للبوتاسيوم ، ولكن في جزء صغير نسبيًا ، حوالي 0.012٪.

يعتبر التقاط الإلكترون عملية تحلل إشعاعي عندما يكون هناك وفرة من البروتونات في النواة مقارنة بالنيوترونات بالإضافة إلى الطاقة غير الكافية لانبعاث البوزيترون.

أثناء التقاط الإلكترون ، تلتقط النواة إلكترونًا ذريًا ، وبالتالي يتحول البروتون إلى نيوترون.

التقاط الإلكترون للبوتاسيوم -40 هو

اضمحلال ألفا لنواة اليورانيوم 234

اليورانيوم 234 هو منتج اضمحلال غير مباشر لليورانيوم 238 ويتحول على الفور إلى الثوريوم 230 عن طريق اضمحلال ألفا.

جسيم ألفا المنبعث أقل اختراقًا نسبيًا ويتكون الثوريوم 230.

رد فعل الاضمحلال هو:

اضمحلال ألفا لنواة الثوريوم 230

الثوريوم 230 هو أحد النظائر المشعة للثوريوم الطبيعي.

الثوريوم 230 هو جزء من سلسلة اضمحلال اليورانيوم والراديوم 226 هو نتاج التحلل الإشعاعي لنواة الثوريوم هذه. تنبعث جسيمات ألفا أثناء العملية.

يمكن إظهار تسوس ألفا على النحو التالي:

يوجد الثوريوم 230 ، باعتباره أحد منتجات اضمحلال اليورانيوم 238 ، في رواسب اليورانيوم وفي مخلفات مطاحن اليورانيوم.

تسوس ألفا من الراديوم -226

الراديوم عبارة عن مشعاع جسيم ألفا ، وهو منتج اضمحلال لسلسلة اضمحلال اليورانيوم 238 وهو موجود في الصخور والتربة بكميات مختلفة.

ينتج الراديوم -226 الرادون -222 ، وهو غاز خامل مشع عند انبعاث جسيمات ألفا.

رد فعل الاضمحلال هو:

يعتبر الراديوم شديد النشاط الإشعاعي حيث أنه أكثر إشعاعًا بمليون مرة من اليورانيوم ومنتج الاضمحلال ، ويستخدم الرادون في الوقت الحاضر لعلاج أشكال مختلفة من السرطان.

تسوس ألفا من الراديوم -226
اعتمادات الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

اضمحلال ألفا لنواة البولونيوم 218

يتفكك البولونيوم -218 بشكل رئيسي عن طريق تسوس ألفا على الرغم من أنه لوحظ أن انبعاث بيتا يحدث بكميات أقل في بعض الحالات.

يمكن تمثيل تفكك ألفا للبولونيوم -218 بالتفاعل التالي:

اضمحلال ألفا لنواة الرادون 222

الرادون -222 ، عنصر غازي عالي النشاط الإشعاعي ، هو أكثر نظائر الرادون استقرارًا. الرادون 222 هو أحد الأسباب الرئيسية لسرطان الرئة لأنه غاز ومشع.

يخضع الرادون 222 لتفكك ألفا وينتج البولونيوم -218.

رد فعل التفكك هو:

يعتبر الرادون من العوامل الرئيسية المسببة للسرطان حيث يمكن استنشاقه وقبل زفيره يتعرض للتعفن وينتج جسيمات ألفا و / أو أشعة جاما التي يمكن أن تلحق الضرر بخلايانا. ومن ثم يمكن أن يسبب الرادون سرطان الرئة.

اضمحلال بيتا للرصاص 214

يخضع الرصاص 214 لانبعاث بيتا ويشكل البزموت 214. نوع بيتا الاضمحلال هو بيتا ناقص الاضمحلال.

يمكن عرض العملية الإشعاعية على النحو التالي:

اضمحلال بيتا للبزموت -214

يخضع البزموت 214 لتفكك بيتا لتكوين نوكليد بولونيوم -214. عملية الاضمحلال بيتا ناقص الاضمحلال.

رد الفعل الأساسي هو:

اضمحلال ألفا للبولونيوم -214

ينتج عن اضمحلال ألفا للبولونيوم -214 الرصاص 210.

تمثيل رد فعل الاضمحلال هو:

اضمحلال بيتا للرصاص 210

الرصاص 210 هو نيوكليد مشع طبيعي من سلسلة اضمحلال اليورانيوم.

ينتج عن تحلل بيتا ناقص الرصاص 210 البزموت 210. هذه العملية مصحوبة بانبعاث الطاقة من خلال أشعة جاما.

يمكن تمثيل تفاعل تفكك بيتا ناقصًا بالطريقة التالية:

اضمحلال بيتا للبزموت -210

البزموت 210 يخضع لتفكك بيتا ويشكل البولونيوم 210.

يمكن تصوير تسوس بيتا ناقصًا على النحو التالي:

في الطبيعة ، يوجد البولونيوم بشكل أكثر تركيزًا في التبغ. كونه منبعثًا لألفا عند تدخين التبغ ، يتم استنشاق البولونيوم مما يؤدي إلى تلف الخلايا بسبب جزيئات ألفا المنبعثة من البولونيوم.

في الختام

في هذه المقالة ، العديد من الاضمحلال الإشعاعي تم مناقشة الأمثلة بالتفصيل. على الرغم من أن التعرض للإشعاع ضار في العديد من السياقات ؛ بعض عمليات التحلل الإشعاعي تجد تطبيقات في المجال الطبي ، وخاصة لعلاج السرطان. بصرف النظر عن التطبيقات الطبية ، تستفيد العديد من العمليات الصناعية من عملية الاضمحلال حسب الاحتياجات.

ديكشا دينيش

مرحبًا ، أنا Deeksha Dinesh ، أتابع حاليًا التخرج في الفيزياء مع تخصص في مجال الفيزياء الفلكية. أحب تقديم المفاهيم بطريقة أبسط للقراء.

آخر المقالات