Si los elementos radiactivos se deterioran con el tiempo, ¿cómo tenemos cantidades no descompuestas de ellos?

Aquí hay dos preguntas: ¿por qué todavía tenemos elementos radiactivos y cómo adquirimos grandes cantidades de uranio utilizable?

En primer lugar, hay algunos isótopos radiactivos de larga vida. U-238 tiene una vida media de más de 4.400 millones de años, aproximadamente la edad de la Tierra. Por supuesto, ese uranio es de una supernova que precede un poco a la Tierra, por lo que tenemos menos de la mitad de lo que originalmente estaba aquí … tal vez un poco menos de la mitad. Bi-209 tiene una vida media de 19 quintillones de años. Rn-222 tiene una vida media de poco menos de 4 días. Li-12 tiene una vida media de 10 millonésimas de milisegundo.

Los radioisótopos de larga vida existen porque se descomponen lo suficientemente lentamente como para que algunas de las cosas originales estén presentes. Los isótopos de vida corta existen naturalmente porque son parte de las cadenas de descomposición. Por ejemplo, U-238 no se desintegra directamente a Pb-206. Pasa por unos 14 pasos, de los cuales Rn-222, con su vida media de 3,8 días, es un paso. Todos los Rn-222 que encontrarás en tu vida comenzaron como U-238 y fueron Ra-226 solo unos días antes. Radium-226 tiene una vida media de 1.600 años.

Sin embargo, no todo el radón se descompone a esa velocidad, porque hay diferentes isótopos. Rn-220, un isótopo hijo de Th-232, tiene una vida media de 55 segundos. Rn-218, otro producto de descomposición posterior de la serie U-238, se descompone con una vida media de 35 milisegundos.

Los isótopos radiactivos de corta duración pueden ser creados por el hombre en términos de energía atómica / armas. También pueden ser generados por rayos cósmicos. El tritio, como usted mencionó, se forma cuando un neutrón en la atmósfera superior golpea el N-14. Elimina un protón con dos neutrones adicionales unidos, dejando atrás C-12 y existente como H-3, tritio. Si, en lugar de arrojar el protón y los dos neutrones, se aferra al neutrón y simplemente arroja el protón, terminas con C-14, que es extremadamente útil para la datación por carbono.

Hay elementos radiactivos de corta duración que no están formados por la radiación cósmica y no forman parte de las cadenas de desintegración radiactiva de los radioisótopos de larga duración. Estos no son de origen natural. Son tratados como si no existieran … porque ya no existen. Una vez que esos elementos radiactivos decaen, desaparecen para siempre. No mencionaste ninguno de esos en tu pregunta. Probablemente ni siquiera sabías sobre ellos. No los conocías porque todos se habían ido, tal como te lo estabas preguntando 🙂. Todos los elementos más grandes que el uranio en la tabla periódica se denominan transuránicos y solo existen cuando se crean artificialmente en un laboratorio por esa misma razón. Nunca encontrará Plutonio natural.

En cuanto a cómo obtienen cantidades útiles de uranio, esa es una cuestión minera. Mucho de esto se extrae por lixiviación. Bombea un fluido, generalmente algo ácido, oxidante y con un agente complejante mezclado. Básicamente, el líquido disuelve los minerales que contienen U y el agente complejante une la U al fluido. Luego se extrae y se trata para precipitar la U. Y listo, tienes tu uranio.

Los elementos radiactivos en la tierra provienen de una de las cuatro fuentes, y dependiendo de la fuente, pueden reponerse o no.

1 – Algunos elementos radiactivos fueron creados en la supernova hace 5 mil millones de años que formaron la tierra. Estos elementos no se reponen. Cualquier cosa con una vida media de menos de aproximadamente 100 millones de años ha desaparecido efectivamente y no volverá. Los isótopos de larga vida que quedan de la supernova que todavía están aquí incluyen uranio-235, uranio-238, torio-232, potasio-40 y algunos otros. Estarán alrededor por unos pocos miles de millones de años.

2 – Algunos elementos radiactivos provienen de la descomposición de otros elementos. En particular, el uranio y el torio (de la supernova) se descomponen en isótopos de vida más corta que a su vez se descomponen en otros isótopos radiactivos. Esto produce cadenas de descomposición que comienzan con uranio y torio y terminan en plomo estable. Estos isótopos se repondrán siempre que haya uranio y torio para alimentarlos, unos pocos miles de millones de años más. En este sentido, el uranio y el torio actúan como reservorios de estos isótopos de vida más corta. Esto incluye elementos como el radio y el radón.

3 – Algunos materiales radiactivos son producidos por rayos cósmicos y se reponen constantemente. Estos nunca se acabarán (mientras la tierra esté aquí). Estos incluyen tritio, carbono-14, fósforo-32 y algunos otros.

4 – Algunos son producidos artificialmente por humanos. Esta es, con mucho, la fuente más pequeña. Algunos se fabrican en reactores nucleares como un subproducto de la fisión. Algunos se fabrican deliberadamente en reactores y aceleradores. Estos se repondrán mientras sigamos haciéndolos. Estos incluyen iridio-192, tecnecio-99, americio-241, cesio-137, cobalto-60, yodo-131, yodo-135, estroncio-90, plutonio, tritio, carbono-14 y muchos, muchos otros.

Espero que esto ayude.

Algunos isótopos tienen vidas medias de miles de millones de años (o mucho más). Estos isótopos tienen cadenas de desintegración que producen otros isótopos radiactivos. Algunos de ellos también fisión espontánea que genera una gran cantidad de isótopos radiactivos diferentes. Estas fracciones espontáneas también emiten neutrones que a menudo resultan en otros isótopos radiactivos cuando se absorben.

Además, los rayos cósmicos son responsables de la creación de isótopos, por ejemplo, el carbono 14.

También hay isótopos hechos por el hombre, especialmente de las pruebas de armas nucleares al aire libre.

Porque los elementos radiactivos se descomponen en otros elementos radiactivos. El uranio 238 tiene una vida media casi igual a la edad de la tierra, por lo que la mitad de la cantidad inicial todavía está allí, suficiente para la mía. Cuando se descompone, desencadena una cadena de isótopos de vida más corta que incluyen radón. Por lo tanto, los suministros de radón se completan constantemente con la descomposición de los isótopos de larga vida media.

El tritio se forma continuamente por colisiones de rayos cósmicos. La tasa es baja, por lo que es de naturaleza rara pero se puede fabricar.

La respuesta está en la vida media.

Sabemos que el material se descompone, pero cuánto es la pregunta. Tampoco sabemos cuáles decaerán. Digamos que N número de partículas al principio. Nunca se puede decir “Oh, las partículas 1, 7, 45,69,27 decaerán en el próximo segundo”. Es un proceso aleatorio verdaderamente natural y completo. Pero aquí está lo que puedes decir. Puedo decir dentro de un tiempo decir T cuánto decaerá. Lo que usualmente usamos es vida media. Es decir, en T el material se convertirá en la mitad. Y en T nuevamente se convierte en T / 4 y así sucesivamente. Podría ser 5 átomos por segundo o incluso 49% en el primer segundo y el último 1% en el último segundo. Solo queda un hecho que N será N / 2 en T segundos.

Entonces para responder a su pregunta original. Has decaído el uranio porque esta es aproximadamente 1/2 ^ n parte del original.

Debido a que algunos tienen vidas medias de miles de millones de años, otros se descomponen en otros elementos radiactivos que tienen vidas medias muy largas y algunos se producen continuamente por procesos naturales.

Sí, se agotan. Y qué tan rápido decaen, lo deciden sus vidas medias.
Tomemos el ejemplo del tritio radiactivo natural. El tritio es un isótopo de hidrógeno con una vida media de aproximadamente 12 años. El tritio natural es extremadamente raro en la tierra. ¿Por qué? Porque se ha agotado.

Debido a la vida media extremadamente larga de los materiales radiactivos. La edad de la tierra es de aproximadamente 4.5 billones de años. La vida media del U-238 también es de aproximadamente 4.500 millones de años. Esto significa que actualmente tenemos aproximadamente la mitad del U-238 que teníamos cuando se formó la Tierra. En otros 4.500 millones de años, solo quedará la mitad de la tienda actual.