Công thức liên quan Chương VII: Hạt nhân nguyên tử.

$X_3,X_4$ là hạt con sau phản ứng.

Bảo toàn năng lượng :

$m_1{c}^2+m_2{c}^2=m_3{c}^2+m_4{c}^2+Q+E_{\gamma }$

Q Năng lượng nhiệt sau phản ứng

$t_n$ thời gian chiếu xạ lần n

$t_1$ thời gian chiếu lần thứ nhất

$∆N_1=\left(1-e^{-\lambda t}\right)N_0=\lambda N_0{t}_1$

${}_{Z_1}{}^{A_1}X_1+{}_{Z_2}{}^{A_2}X_2\to {}_{Z_3}{}^{A_3}X_3+{}_{Z_4}{}^{A_4}X_4$

Bảo toàn động lượng :

$\overrightarrow{p_{X_1}}=\overrightarrow{p_{X_3}}+\overrightarrow{p_{X_4}}$

$D=\frac{m}{V}\approx \frac{A}{{\displaystyle \frac{4}{3}}\pi {\left(R_0{A}^{-{\displaystyle \frac{1}{3}}}\right)}^3}=\frac{3}{4\pi {\left(R_0\right)}^3}$

Khối lượng riêng của các hạt nhân khác nhau là như nhau

$P$ Công suất nhà máy $\left(W\right)$

$Q$ năng lượng của một phản ứng sinh ra $\left(MeV\right)$

$N$ số hạt

$m$ khối lượng nhiên liệu $\left(g\right)$

$M$ khối lượng mol 

$t$ thời gian

Giả sử bội số phân hạch là $k$

Phản ứng 1 : $∆N=N_1+N_2$ tổng số hạt con không tính số neutron

Phản ứng 2: $∆N_2=k.∆N$

.....

Phản ứng n : $∆N_n=k^n∆N$

Tổng số hạt : $N=∆N+∆N_1+...+∆N_n=\frac{k^n-1}{k-1}.∆N$

Tia gamma là sóng điện từ năng theo năng lượng rất lớn

$f$ là tần số tia gamma

$h$ là hằng số plank

$X_3,X_4$ hạt nhân con sau phản ứng

Bảo toàn năng lượng

$$\begin{gathered} m_{x_1}{c}^2+m_{x_2}{c}^2+E_{\gamma }=m_{X_3}{c}^2+m_{X_4}{c}^2+Q \\ \Rightarrow E_{\gamma }=\left(m_{X_3}+m_{X_4}-m_{X_2}-m_{X_1}\right)c^2+Q \end{gathered}$$

Phản ứng tối thiểu $Q=0$

Số hạt phóng xạ sau thời gian t :

$∆N=N_1\left(1-e^{-\lambda t}\right)$

Số hạt phát ra trên mỗi diện tích :

$\frac{∆N}{4\pi d^2}$

Với $d$ là khoảng cách từ nguồn đến màn

$s$ diện tích vùng quan sát

Gỉa sử ban đầu nguồn phóng xạ trong 100 ${\left(cm\right)}^3$  có hoạt độ phóng xạ $H_1$ có chu kì phóng xạ $T$ vào cơ thể sau thời gian t đủ lâu người ta lấy ra $100 {\left(cm\right)}^3$ đo lại thì hoạt độ phóng xạ còn $H_2$

Hoạt độ phóng xạ sau thời gian t trong $100 {\left(cm\right)}^3$

Ta có : $H_{02}=H_1.\left(e^{-\lambda t}\right)\Rightarrow N_{02}=N_1\left(e^{-\lambda t}\right)$

Thực tế khi lấy $100 {\left(cm\right)}^3$ ra thì hoạt độ phóng xạ đo được $H_2$

Kết luận: Chất phóng xạ đã được phân bố đều trong máu

$$\begin{gathered} \frac{H_{02}}{V}=\frac{H_2}{100} \\ \Rightarrow V=\frac{H_{02}}{H_2}.100=\frac{H_1}{H_2}{e}^{-\lambda t}.100 \end{gathered}$$

Tổng quát : $V=\frac{H_1}{H_2}{e}^{-\lambda t}.V_0=\frac{N_1}{N_2}{e}^{-\lambda t}.V_0$

Với $V_0$ là lượng máu lấy ra để xét: khi hai lần lấy mẫu khác nhau

Ban đầu $N_1$ hạt trong $V_{01}$ có nồng độ $C_1$

Lúc sau $N_2$ hạt trong $V_{02}$ có nồng độ $C_2$

Sau thời gian t : trong $V_{01}$ còn lại $N_{02}=N_1{e}^{-\lambda t}$

Thực tế khi đó trong $V_{02}$ còn lại $N_2$

$\frac{V_{01}}{V_{02}}=\frac{N_{01}}{N_{02}}.\frac{C_2}{C_1}=\frac{N_1.C_2}{N_{2}V.C_1}$