Zerfallsenergie

Die Zerfallsenergie Q(auch Zerfallswärme) ist die Energie, die beim radioaktiven Zerfall eines instabilen Atomkerns frei wird. Sie wird als kinetische Energie auf die Zerfallsprodukte und den Tochterkern übertragen, in Form von Strahlung emittiert.^[1] Allgemein lässt sich die Zerfallsenergie nach ${\displaystyle Q\ (MeV)=-931{,}5\ \Delta M\ (u)}$ berechnen.^[2]

Beim Alpha-Zerfall lässt sich die Zerfallsenergie Q nach folgender Formel berechnen:^[2]

${\displaystyle Q_{\alpha }=-931{,}5\ (M_{Z-2}^{A-4}+M_{He}-M_{A}^{Z})}$

Die Berechnung der Zerfallsenergie für den Beta-Zerfall erfolgt für den β^--Zerfall gemäß^[3]

${\displaystyle Q_{\beta ^{-}}=-931{,}5\ (M_{Z+1}-M_{Z})}$

und für den β⁺-Zerfall gemäß^[4]

${\displaystyle Q_{\beta ^{+}}=-931{,}5\ (M_{Z-1}^{A}+2\ M_{e}-M_{Z}^{A})}$

Beim Elektroneneinfang ergibt sich die Zerfallsenergie gemäß^[4]

${\displaystyle Q_{EC}=-931{,}5\ (M_{Z-1}^{A}-M_{Z}^{A})}$

Bei der Emission von Gammastrahlung ergibt sich die Zerfallsenergie aus der Summe aus kinetischer Energie des Produktnukleus (${\displaystyle E_{d}}$) und der Energie des Gammaquants (${\displaystyle E_{\gamma }}$).

${\displaystyle Q_{\gamma }=E_{d}+E_{\gamma }}$

Wobei der Zusammenhang der beiden Größen lautet

${\displaystyle E_{d}=E_{\gamma }^{2}/(2\ m_{d}c^{2})}$

Daraus ergibt sich, dass die Energie des Produktnukleus kleiner als 0,1 % der Energie des Gammaquants sind und erster somit in vielen Fällen vernachlässigt werden kann.^[5]

• Nachzerfallswärme

1. ↑ Gregory Choppin, Jan Rydberg, Jan-Olov Liljenzin, Christian Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-12-405897-2, S. 86, doi:10.1016/c2011-0-07260-5. 
2. ↑ ^{a b} Gregory Choppin, Jan Rydberg, Jan-Olov Liljenzin, Christian Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-12-405897-2, S. 89, doi:10.1016/c2011-0-07260-5. 
3. ↑ Gregory Choppin, Jan Rydberg, Jan-Olov Liljenzin, Christian Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-12-405897-2, S. 95, doi:10.1016/c2011-0-07260-5. 
4. ↑ ^{a b} Gregory Choppin, Jan Rydberg, Jan-Olov Liljenzin, Christian Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-12-405897-2, S. 96, doi:10.1016/c2011-0-07260-5. 
5. ↑ Gregory Choppin, Jan Rydberg, Jan-Olov Liljenzin, Christian Ekberg: Radiochemistry and Nuclear Chemistry. Elsevier, 2013, ISBN 978-0-12-405897-2, S. 98, doi:10.1016/c2011-0-07260-5.