Halbwertszeit immer konstant?

Wissenschaft Physik
#1

hallo!

ich habe eine frage zur halbwertszeit hoch aktiver substanzen. soweit mir bekannt ist, ist λ unter allen umständen, bis auf den sonderfall von veränderungen der äußeren hülle bei speziellen chemischen verbindungen, konstant.
was mich jetzt interessieren würde ist, wie es sich mit dieser konstanten zeit im zusammenhang mit kritischer bzw überkritscher masse verhält. nach meinem verständniss, steigt die zahl der zerfälle pro zeiteinheit doch je näher man der kritischen masse kommt, bzw ist selbst selbstamplifizierend wenn darüber. betrachtet man nun massen nahe der kritischen masse als sonderfälle oder ist mein verständniss hier grundlegend falsch?

#2

Hallo,

da liegt ein kleineres Mißverständnis vor: Die Halbwertszeit eines radioaktiven Zerfalls ist quasi konstant, sie wird nur kaum meßbar von der Chemie bestimmt (es sei denn man nimmt dem Atom quasi die gesamte Elektronenhülle). Das ändert sich mit einer kritischen Masse nicht.

Auf dem Weg zur kritischen Masse nimmt die Anzahl der induzierten Kernspaltungen zu, da der Multiplikationsfaktor der Kettenreaktion sich von 0 auf 1 zu bewegt (und noch größer für überkritische Massen). Als Produkte der Kernspaltung bleiben wiederum radioaktive Atomkerne übrig, deren Halbwertszeiten wieder konstant sind. Die Menge dieser Atome hängt aber von der Anzahl der zuvor abgelaufenen Spaltungen ab. Damit ergibt sich eine Abhängigkeit der Aktivität einer Probe von der vorausgehenden Massenkonstellation über die Anzahl der radioaktiven Kerne.

Liebe Grüße,

Harald

#3

Hi,

du beziehst dich hier auf die kritische Masse bei der Kernspaltung, wenn ich mich nicht irre. Kernspaltung ist in der Praxis (also z.B. im Reaktor) eine Reaktion die von freigesetzten Neutronen ausgelöst und (ab der krit. Masse) aufrechterhalten wird und somit kein spontanter radioaktiver Zerfall. Man kann also nicht vom einer Halbwertszeit, schon garnicht von einer konstanten, reden. Die Zahl der Spaltungen pro Zeit und die Aufrechterhaltung der Kettenreaktion hängen von der Neutronenbilanz ab.
Die Halbwertszeit eines Beta-Zerfalls oder Elektroneneinfangs ist unter terrestrischen Bedingungen konstant (abgesehen von den chemischen Spezialfällen die du nennst). Allerdings kann sich das zum Beispiel in Plasmen bei sehr hohen Temperaturen ändern. Die Ionisation der Elektronenhülle spielt hier eine entscheidende Rolle, aber auch die Anregungung des Atomkerns in energetisch höhere Niveaus.

#4

danke für die antwort!

aber :smile:
das ist mir soweit alles bekannt. mein problem/frage kreist um die idee der definition von λ.
wie kann man die λ von hoch aktive substanzen bestimmen, wenn sie sich mit vermehrter mass zunemends der kritischen masse nähern? vielleicht hab ich auch etwas grundlegend falsch verstanden. aber soweit ich durchblicke erhöht sich mit zunemender masse einer aktiven substanz die zahl der kerne, sprich die zahl der spontanzerfälle und in folge die zahl der induzierten sekundärzerfälle. und man wird kaum zischen spontanzerfällen und induzierten unterscheiden können, oder?
oder verwendet man zur bestimmung von λ entsprechend geringe massen und λ an sich ist immer nur näherungsweise an den idealfall eines einzelnen kerns angepaßt?

#5

Hi,

die Halbwertszeit ist definiert als die Zeit, die vertreicht bis die Hälfte der vorhandenen radioaktive Kerne einer Sorte zerfallen ist. Diese Definition ist unabhängig davon wieviele Kerne (oder welche Masse) exakt vorliegen bzw. welche Aktivität (Zerfälle pro Sekunde) die jeweilige Probe hat.
Um die Halbwertszeit oder die Zerfallskonstante für einen speziellen Zerfall zu bestimmen, muss man sehr genau zwischen Primär- und Sekundärzerfällen unterscheiden können. Dies ist häufig auch möglich, da z.B. Beta-Zerfälle eine charakteristische Verteilung der freiwerdenden Energie aufweisen. Man kann z.B. die Gamma-Emission nach dem Zerfall messen und eindeutig zuordnen.
Das Konzept der kritischen Masse hat nach meinem Verständnis mit den Zerfallseigenschaften einzelner Atomkerne nichts zu tun.

#6

ah! ok. ich konnte mir zwar denken, dass man zwischen primär und sekundärzerfall unterscheiden kann, aber nicht, dass man es genau genug kann um den sekundärzerfall aus der rechnung herauszuhalten.

vielen dank. das beantwortet meine frage voll und ganz!

#7

Zum Frage Z.B. konstante Halbwertszeiten Radioaktiver Stoffe
Der Zerfall von rad. Stoffen kann durch nichts beeinflusst werden nach dem heutigen Stand des Wissens.

Eine Theorie die ich aufgestellt habe: Alle Elemente(und somit Isotope) sind radioaktiv, nur haben viele Isotope so lange HWZ dass vielleicht in 100 Jahren von 1 kg Fe nur 1 Atom zerfällt und das lässt sich natürlich (noch) nicht nachweisen.
http://kernspaltung.org/