Dit is mijn eerste post op het chemieforum.
Ik heb verschillende vraagstukken over nucleaire chemie gemaakt ter voorbereiding op een toets. Er zijn echter 3 waar ik niet uit kom. Ik hoop dat jullie me erbij kunnen helpen!
1] Hoeveel gram 204Tl zou worden geproduceerd als precies 0.750 gram natuurlijk Thallium metal 20 uur zou worden bestraald met thermal neutrons? Neem aan: cross section = 11.4 Barn voor 203Tl(gamma,n)204Tl, het doel is zeer dun, de neutrone fluence rate is 1013 cm-2 s-1, de halfwaardetijd voor 204Tl is 3,78 jaar, en de isotopic abundance van 203Tl is 29.5%
Ik heb het vermoeden dat ik de volgende formule moet gebruiken:
R = *integraalteken van 0 naar oneindig* n(v)vσ(v)dv
waarbij: v = neutronen snelheid [m s-1]
σ(v) = neutron cross section [barn]
n(v)dv = neutron density [m-3] van de neutronen met een snelheid tussen v en dv.
R = reactiesnelheid R per nucleus die een neutron pakt
Ik weet dan alleen echter niet goed wat de neutron density is. Als ik de neutron fluence rate door de snelheid deel, dan komt er qua eenheid wel m-3 uit. Maar ik weet niet welke snelheid ik dan moet nemen. De snelheid van neutronen hangt af van het medium en de temperatuur en dat is allebei niet gegeven..
Als ik R kan berekenen, dan moet ik wellicht de volgende formule gebruiken:
dN/dT = RN0 - λN
met N0 = number of target nuclei
N = number of radioactive nuclei
λ = decay constante [s-1]
Ik heb dus wel een vaag vermoeden van de aanpak, maar als dit goed zou zijn dan zou ik zoveel dingen moeten aannemen + extra berekeningen moeten maken dat ik me bijna niet kan voorstellen dat het de bedoeling is.
2] Wat is de halfwaarde tijd van 232Th als 1 kg 232Th 4.74*10-4 mg 228Ra bevat? De halfwaarde tijd van 228Ra is 6.7 jaar. Neem aan dat er een transient evenwicht is tussen 232Th en 228Ra.
Ik snap dit vraagstuk niet.. Ik weet niet hoeveel Ra er in het begin aanwezig is, dus dan kan ik dit niet uitrekenen toch?
3] Een fles bevat 2 L vloeistof. De initiele tritium inhoud was 1076Bq/L. De luchtruimte onder de kurk is 10-20 liter. De kurk wordt weggeschoten bij een druk van 2 bar. Hoelang duurt het voor dit gebeurd na het bottelen? Al het geproduceerde gas komt in de luchtruimte terecht. De halfwaarde tijd van tritium is 12.3 jaar.
Tritium wordt via beta-decay helium: 31H + 01β --> 32HE
De volgende formules moeten - volgens mij - worden gebruikt:
N(t) = N0 exp(-λt) en A = λN
waarbij A de activiteit is.
Echter, ik kom hier op een antwoord uit dat niet klopt. Ik heb het volgende gedaan:
A0 = 1076 [Bq/L] * 2 [L] = 2152 Bq.
λ = ln(2) / (12.3 * 365 * 24 * 3600) = 1.78*10-9
A0/λ = N0 = 1.2*1012
Ideale gaswet om te berekenen hoeveel mol ik nodig heb voor een druk van 2 bar: pV/RT = n --> 2*105*10-20 / (8.314 * 293) = 8.2 * 10-19 mol.
Dit staat gelijk aan: 8.2 * 10-19 * 6.022*1023 = 5*105 atomen.
Al het tritium dat decayt vormt helium, dus:
t = ln ((N0 - 5*105)/N0) / - λ = 230 sec.
Het lijkt me niet dat de kurk er na 230 seconden al af knalt, dus ik heb ergens iets verkeerds gedaan. Ziet iemand waar?
Alvast bedankt voor de moeite
