Spontán maghasadás
A spontán maghasadás vagy spontán hasadás a nagyon nehéz izotópok egyik radioaktív bomlási formája. Elméletileg bármely olyan elem atommagjánál felléphet, amelynek tömegszáma eléri a 100-at, azaz a periódusos rendszerben a ruténium környékén található. A gyakorlatban azonban a spontán maghasadás energetikailag csak 230-as tömegszám felett valósul meg (a tórium környéki elemektől kezdve). A spontán maghasadásra leghajlamosabb elemek a nagy rendszámú aktinoidák, mint a mendelévium vagy laurencium, valamint a transzaktinoidák, például a raderfordium.
Spontán maghasadás az urán és a tórium esetén is bekövetkezik, de csak a radioaktív bomlások nagyon kis részében, és ezért általában elhanyagolható. A spontán maghasadás létrejöttének matematikai feltétele közelítőleg:
ahol Z a rendszám és A a tömegszám.
Mint ahogy a név is jelzi, a spontán maghasadás eredménye ugyanaz, mint az indukált maghasadásé. A különbség az, hogy a spontán maghasadás – a radioaktivitás más formáihoz hasonlóan – a kvantummechanikai alagúteffektus révén következik be, anélkül, hogy az atommag neutronnal vagy más részecskével ütközne, mint ahogy az az indukált bomlásnál történik. Mint minden maghasadásnál, a spontán maghasadásnál is neutronok keletkeznek, ezért ha kritikus tömegű anyag van jelen, akkor a spontán maghasadás láncreakciót indíthat el. Azok a radioizotópok, amelyeknél a spontán maghasadás aránya nem elhanyagolható, neutronforrásként is használhatók; erre a célra gyakran alkalmazzák a kalifornium-252-t (felezési ideje 2,645 év, a spontán maghasadás aránya 3,09%). A neutronsugárzás felhasználható repülőtéri csomagellenőrzésnél rejtett robbanóanyagok kimutatására, az építő- és útépítőiparban a talaj nedvességtartalmának mérésére, silókban tárolt anyagok nedvességtartalmának meghatározására és más egyéb célokra.
Feltételezve, hogy a hasadások során a spontán maghasadásra képes atommagok száma csak elhanyagolható mértékben csökken, Poisson-folyamatról van szó: nagyon rövid időtartamokat tekintve a spontán maghasadás valószínűsége arányos az időtartam hosszával.
Az urán-238 spontán hasadása során keletkező hasadási termékek lefékeződésük közben roncsolják az urántartalmú ásványok kristályszerkezetét. Ezek a hasadási nyomok felhasználhatók radiometrikus kormeghatározásra.
Spontán maghasadások aránya
Spontán maghasadások aránya:[1]
| Nuklid | Felezési idő | Hasadási valószínűség bomlásonként | Hasadásonkénti neutronok | Neutron per g anyag |
|---|---|---|---|---|
| Sablon:Chem | 7,04Sablon:E év | 7,0Sablon:E | 1,86 | 1,0Sablon:E |
| Sablon:Chem | 4,47Sablon:E év | 5,4Sablon:E | 2,07 | 0,0136 |
| Sablon:Chem | 2,41Sablon:Eév | 4,4Sablon:E | 2,16 | 2,2Sablon:E |
| Sablon:Chem | 6569 év | 5,0Sablon:E | 2,21 | 920 |
| Sablon:Chem | 2,638 év | 3,09Sablon:E | 3,73 | 2,3Sablon:E |
A gyakorlatban a Sablon:Chem mindig tartalmaz bizonyos mennyiségű Sablon:Chem-et, mivel előállítása során a Sablon:Chem hajlamos egy további neutront elnyelni. A Sablon:Chem nagy spontán maghasadási gyakorisága miatt nem kívánt szennyezőnek minősül. A fegyver minőségű plutónium Sablon:Chem-tartalma nem haladja meg a 7,0%-ot.
A ritkán használt ágyú típusú atombombánál van egy körülbelül egy ezredmásodperces kritikus időtartam, amíg a kritikus tömeg létrejön, ezalatt maghasadásnak csak kis valószínűséggel szabad bekövetkeznie. Emiatt az ilyen típusú bombához csak Sablon:Chem használható. Csaknem minden más atombombában valamilyen implóziós módszert használnak.
Sokkal gyorsabban végbemehet spontán maghasadás, ha az atommag szuperdeformált állapotba kerül.
Felfedezése
Az elsőként felfedezett maghasadási folyamat a neutronok hatására bekövetkező hasadás volt. Mivel a kozmikus sugárzás is kelt neutronokat, nehéz volt különbséget tenni az indukált és a spontán maghasadások között. A kozmikus sugárzás jól leárnyékolható nagy rétegvastagságú kőzettel vagy vízzel. A spontán maghasadást 1940-ben Georgij Nyikolajevics Fljorov és Konsztantyin Antonovics Petrzsak szovjet fizikusok azonosították.[2][3] A moszkvai metró Dinamo állomásán, 60 méterrel a földfelszín alatt vizsgáltak uránt.[4]
Fordítás
Hivatkozások
Külső hivatkozások
The LIVEChart of Nuclides - IAEA with filter on spontaneous fission decay, in Java or HTML
