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放射平衡(永続平衡・過度平衡)

この記事では放射平衡(永続平衡・過度平衡)についてまとめています。
上から順番にご覧下さい。

まず、放射平衡の考え方から。

Aという原子があるとします。
Aは不安定なので、より安定した原子になりたいと思っています。
Aは安定な原子であるCになろうとしています。
ただ、CになるためにはBという原子になるということを踏まえて下の壊変を見て下さい。

A→B→C

時間が経過していくとA・Bの量は壊変していくと共に量が変化していくことが想像できるかと思います。

AはBに、BはCになっていくので、

A→Bでは、AはBになるのでA量は少なく、BはAが壊変していくので量は増えているはずです。
B→Cでは、BはCになるのでB量は少なく、CがBが壊変していくので量は増えるはずです。
(Cは一番安定になった原子なので壊変しません)


ここで例えば、
Aが壊変してBになり、Aの数が半分になる時間(Aの半減期)と
Bが壊変してCになり、Bの数が半分になる時間(Bの半減期)が存在する場合を考えてみましょう。

ex)Aの半減期がBの半減期より長い場合。
同じようにA→B→Cへの壊変を考えて下さい。

Aが壊変してBになるまでの時間が長いのでBの数が増えにくいですよね。

ただ、Bも壊変してCになります。

ex)の場合、Aの半減期がBの半減期よりも長いということなので、
時間が経過してもAがBになる数が少ないために、BからCになる数も当然少なくなります。どういうことか説明するために

いったん、条件から分かることを確認してみましょう。
条件から分かることは、
Aの半減期はBよりも長い。
Bの半減期はAよりも短いということ、ですよね。

で、ここで重要なのは、
Aの半減期がBよりも長いということです。

なぜかというと、
いくら、BからCになるスピードが早く、安定した原子であるCになるとしてもAが壊変してBになり、Bの量を十分に供給してくれなければCになれないからです。
Aの半減期が長いので、なかなか、Bになってくれる数は増えませんよね。

また、Bも崩壊してCになるので余計に増えません。

なので、Bの放射能(Bが放射線を出す能力)はAの壊変にかかっている言えます。そのため、Bの放射能はAの放射能と近いか、等しくなります。

なので、物理化学の本等を見て貰えば分かると思うのですが、
半減期で平衡の種類を分類すると2つに分かれて

①Aの半減期がBの半減期よりとっても長い場合はAとBの放射能が時間の経過で等しく、
②Aの半減期がBの半減期より少し長い場合はAとBの放射能の比が一定になっている。思います。

①は永続平衡、②は過度平衡と呼ばれているはずです。

まとめ
①Aの半減期がBの半減期よりとっても長い場合はAとBの放射能が時間の経過で等しい→永続平衡
②Aの半減期がBの半減期より少し長い場合はAとBの放射能の比が一定になる。
→過度平衡

今回の記事はここまで!
最後までご覧いただきありがとうございました😊


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