【国試】過渡平衡と永続平衡って何?

今回の問題はこちら!

【第99回 問91】

90Sr は以下に示す放射壊変により、放射性核種90Y を経て、 90Zr の安定核種になる。90Y の放射能の時間推移を示す曲線はどれか。1つ選べ。

但し、時間ゼロにおける 90Sr の放射能は5 × 104 Bq とする。

99-91
スポンサーリンク

知っておくべきこと

この問題に答えるには、「放射平衡」をしらないといけません。

ということで、まずは放射平衡について学んでいきましょう!

放射平衡って?

まず放射性物質というのは想像できますか?

放射壊変を起こして、何らかの放射線(α線、β線、γ線などいろいろありました!)を放出する物質のことをいいます。

そして、まあ「原子」と同じ意味なんですが、放射線のところで使う用語に「核種」というものがあります。

放射能をもつ原子の種類のことを、放射性核種って呼んでいるんですね。(あんまり気にする必要なし)

また、放射壊変する核種を「親核種」、放射壊変して生成する核種を「娘核種」とよんでいます。

もし、生成した娘核種がさらに壊変するとしたら・・・

というところで登場するのが、放射平衡という考え方です。

ここで覚えておくべきなのは、放射平衡が起こるのは、「娘核種が早く壊変するときだけ」です。

これは、イメージつきますか?

A⇒B⇒C というように順次崩壊していくとしますね。

もしBがゆっくりと壊変する場合では、Aはどんどん先に壊変していきますから、一定時間経つと全部Bに変わっちゃいますよね?(同時にB⇒Cにもいきます)

一方で、Bがはやく壊変するときには、生成したBがAの壊変に追いついちゃうので、「Bは常にA待ちだよ!!」という具合になります。

これが「平衡」になるしくみです。

ちなみに、放射平衡には2種類あって、「過渡平衡」と「永続平衡」があります。

過渡平衡

親核種の半減期が、娘核種の半減期よりも少し大きい場合に起こります。

いいかえると、娘核種の壊変が少しだけ早い場合です。

この時には、「比」が一定になると覚えてください。

具体的には、両者の「原子数の比」と「放射能の比」が一定になります。

永続平衡

親核種の半減期が、娘核種の半減期よりもだい~ぶ長い場合に起こります。

例えば、「親の半減期=数年、娘の半減期=数時間」とか、そのくらい離れている場合です。

そういう場合、すぐに娘核種の壊変が親核種に追い付いちゃいますから、親待ちの状態になって、放射能が親核種とまったく一緒になります。

永続平衡は「子がもはや親になる」と覚えればよいでしょう。

問題の解答

はい、ではさっそく問題にもどりましょう!

99-91
放射性核種のなかに90Sr(ストロンチウム90)という核種があって、それが問題のテーマになっています。

この90Srはβ壊変を起こして、β線を出しながら90Yに変わります。この半減期が28.8年です。

さらに、90Yもβ壊変を起こして、最終的に90Zrという安定核種に落ち着きますよー、ということですね。この半減期が64.1時間です。

娘核種の半減期がしっかりと親核種よりも短くなっていますね!よって、放射平衡が起こります^^

では、「過渡」と「永続」どちらでしょうか?

これは直接知らなくても問題ありません。~時間と~年という比較なので、差ははるかに大きいと判断して「永続平衡」になると考えられますよね!

上で説明したように、永続平衡は「子がもはや親になる」んでしたね。

つまり、90Yの放射能は90Srの放射能である50000Bqと一緒になるはずです。

この時点で、選択肢は2か3になります。

あと、90Yはもちろん90Srが変化して生成するので、最初は「0個」からスタートです。

つまり、原点からスタートする「3番」が答えということになります!

P.S.

これまでは、「勉強の姿勢」とか「考え方」など、わりと抽象的で応用できることを主に紹介していました。

でも、送られてくる質問内容をみるともっと具体的なところで困っている人も多いようです。

なので、これからは実際の国試問題を通して、すぐに使える知識もセットでご紹介していければと思います。

できるだけ学びが楽しくなるようにフォローしていきたいと思います!

スポンサーリンク

お役にたった時のポチっとシェアボタン

フォローはこちら!

コメント

  1. 猫好き より:

    久しぶりです。また、来てみたら、ちょうど国試の過去問で分からないところがあったのが、今回のところでした。すごくわかりやすくて、実際に使えやすい方法もあり、大変たすかりました。いろいろと思うところも、ありますが、自分なりに、勉強方法を考えながら、勉強をしてみて、確かに、結果が出始めており、悩みながらも、諦めないでよかったと思っています。これからも、自分なりに、勉強方法の改善をしながら、残りの期間で、共用試験に向けて、頑張っていきたいと思います。後、このような、実際に問題の解説を行って貰えると、自分の勉強にプラスアルファになると思うので、続けて欲しいと思います。また、来させてください。では。

    • しゅがあ より:

      何か参考になったらよかったです^^
      頑張って、もがいて、考えぬいた貴重な経験は、きっと猫好きさんの未来の財産になるはずです。

      今後も頑張っていきましょう!

      問題解答は、正直予備校の先生の方々の方がプロだと思うので(笑)、皆さんからリクエストがあればやりたいと思います!

  2. ヒーロー より:

    初めまして!
    理学部の学生なんですが、中間試験の勉強に役立つものはないかと探してるところで見つけました。
    とても分かりやすかったです。
    ありがとうございました!!

    • しゅがあ より:

      お役に立ててよかったです^^

      コメントありがとうございます!

コメントはこちらから

メールアドレスが公開されることはありません。

日本語が含まれない投稿は無視されますのでご注意ください。(スパム対策)