2011年3月11日，日本发生9.0级地震并引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站6座反应堆不同程度被损坏，其中核

Question

2011年3月11日，日本发生9.0级地震并引发海啸及核泄漏，福岛第一核电站6座反应堆不同程度被损坏，其中核泄漏中的放射性元素钚－239，半衰期2.41万年，钚在高温下生成，在大气中钚呈颗粒物形态，传播一段时间后就会掉落到地上，因此危害范围主要在核泄漏周边的土壤和水源中，对人体具有强毒性危害，一旦侵入人体，就会潜伏在人体肺部、骨骼等组织细胞中，破坏细胞基因，提高罹患癌症的风险。 Pu静止时衰变为铀核激发态 U*和α粒子，而铀核激发态 U*立即衰变为铀核 U，并放出能量为0.097 MeV的γ光子。已知： Pu、 U和α粒子的质量分别为 m Pu ＝239.052 1 u、 m U ＝235.043 9 u和 m α ＝4.002 6 u，一个原子质量单位1 u相当于931.5 MeV的能量。(1)写出衰变方程。(2)已知衰变放出的光子的动量可忽略，求α粒子的动 能。

Answer 1

解：(1)衰变方程为 和 或合起来有 (2)上述衰变过程的质量亏损为△ m ＝ m Pu － m U － m α 放出的能量为△ E ＝ c 2 ·△ m 由能量守恒知这能量等于铀核 U的动能 E U 、α粒子的动能 E α 和γ光子的能量 E γ 之和，即有△ E ＝ E U ＋ E α ＋ E γ ，所以 E U ＋ E α ＝( m Pu － m U － m α ) c 2 － E γ 设衰变后的铀核和α粒子的速度 分别为 v U 和 v α ，则由动量守恒有 m U v U ＝ m α v α 又因 p ＝ 所以 联立可得 E α ＝ [( m Pu － m U － m α ) c 2 － E γ ] 代入题给数据得 E α ＝5.129 MeV