De lo caliente que iba tritio del agua?

Question

Me doy cuenta de que esto es una pregunta tonta, pero si usted tiene tritio del agua, con el tritio vida media de 12,5 años, tengo la esperanza de que iba a ser muy caliente. (nota, esto no es una tarea pregunta, tengo curiosidad).

Digamos que usted tiene un litro de agua, 1000 gramos y cada una de oxígeno con 2 tritiums, peso atómico, de 22, por lo que 1000/22 = alrededor de 45 moles de vamos a llamarlo T-agua. 6.02x10^23 átomos por mol. 2.7x10^25 t-moléculas de agua (dos veces como muchos tritiums)

Así que la mitad de la vida significa en 12,5 años, 2.7x10^25 tritiums habría expulsado de un electrón y se obtendría OH + 3He + energía. Hay alrededor de 395 millones de segundos en 12,5 años, y me doy cuenta de que no sería uniforme, pero si lo ignoramos, 2.7x10^25 / 3.95 * 10 ^ 8, cerca de 6,8 x 10^16 tritio desintegración por segundo.

Ahora, suponiendo que este gráfico es el derecho de obtener 0.0057 MeV por caries.

Por lo tanto, nuestra litro de T-agua tiene un decaimiento de la energía de alrededor de 3.8 x 10^14 MeV por segundo, o 3.8 x 10^20 electronvolts.

con 6.24 x 10^18 electrones-voltios por joule, nuestras camisetas de agua podría generar unos 61 julios por segundo, o 14.5 pequeño calorías por segundo.

Eso sería suficiente para calentar nuestra litro de 1 grado cada 1,000/14.5 cada 69 segundos.

Así que, aquí está mi pregunta. Me estoy perdiendo algo o es mi matemáticas aproximadamente derecho. Si mis matemáticas es el correcto, si asumimos que la temperatura de la habitación sea de 20 grados, se necesitaría un poco más de 1 hora para T-agua caliente de la temperatura ambiente a la temperatura de ebullición temperatura, pero suponiendo que no es aislado, solo en un lugar cerrado, sellado de la habitación, el calor iba a salir lo suficientemente rápido como para no llegar a ebullición temp.

Mis preguntas son:

1. es mi derecho de matemáticas, o es que hay un flagrante error de allí, porque yo creo que cualquier cosa con un 12.5 año la mitad de la vida sería más que eso.

2. ¿cuál sería el promedio de la temperatura con 61 joules de calor por litro, suponiendo que en una habitación donde el calor de la conducta y se evaporan, pero el aire apretado, así que usted no perderá ninguno de los T-agua para el medio ambiente. Suficientemente grande como para que el agua puede evaporarse y volver a condensar libremente. Sería de una gran parte de la energía se pierde en la fotones/radiación o en su mayoría se conservan en forma de calor?

3. ¿qué pasaría si metes la mano en el T-agua? Quieres conseguir quemaduras por radiación o simplemente se siente caliente/caliente?

4. Sería el resplandor brillante? o emiten fotones en el espectro Gamma?

Answer 1

actualizado cálculos basados en neutrinos de la energía se escape y la inhalación de vapor de riesgo

Las matemáticas está cerca pero no es del todo correcto.

En primer lugar - el número de átomos de tritio.

Hay 1000/(16+3+3) = 45 los lunares (como usted dice)

Esto significa que hay 45*2*$N_A$ = $5.5 \cdot 10^{25}$ los átomos de Tritio

Ahora que la vida media es de 12.3 años o 4500 días, que es $3.9\cdot 10^8 $s.

Esto significa que el 1/tiempo e $\tau=t_{1/2}/\ln{2} = 5.6\cdot 10^8 \mathrm{s}$

El número de desintegraciones por segundo es $\frac{5.5\cdot 10^{25}}{5.6\cdot 10^8} = 9.8\cdot 10^{16} s^{-1}$

La energía que desprende en uno de desintegración es de 19 keV (fuente: LBL) - pero la media de la energía impartida a la de los electrones es menor: sólo el 5,7 keV (de Wikipedia. El resto va a la anti-neutrino que también se produce en la descomposición. Dado que la interacción de la sección transversal entre el neutrino y el agua es muy pequeña, que la energía puede ser considerado como "perdido" en términos de calentar el agua.

Esto significa que la energía total depositada en el agua (todo de ella, desde la desintegración beta tiene un muy corto alcance) es de alrededor de 90 W

Claramente esta es una fuente importante de calefacción - alrededor de 22 calorías por segundo, por lo que se va a calentar un litro de agua un grado C en unos 50 segundos. En un recipiente aislado, el líquido que se inició en la sala de la temperatura de ebullición en alrededor de un poco más de una hora. Durante ese tiempo, se producen alrededor de 14 ml de $^3He$ gas (0.6 mmol).

Este líquido probablemente no brilla el resplandor azul usualmente asociado con la radiactividad se debe a la radiación de Cherenkov (aproximadamente el equivalente óptico de un sonic boom) y que requiere de partículas que viajan más rápido que la velocidad de la luz en el medio.

Un electrón con 19 keV no es realmente relativista (el resto de la masa 511 keV), por lo que la velocidad se administra lo suficientemente cerca por

$$v = \sqrt{\frac{2E}{m}} = \sqrt{\frac{2\cdot 19\cdot 10^3 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19}}{9.1\cdot 10^{-31}}} \approx 8\cdot 10^7 \mathrm{m/s}$$

Esto es suficientemente por debajo de la Cerenkov límite (que para el agua con un índice de refracción de aproximadamente 1,3 sería de alrededor de $2\cdot 10^8 \mathrm{m/s}$ - lo que no habrá ningún resplandor azul.

Pero sólo porque no brillo no quiere decir que no sea peligroso.

Según el CDC, la piel una dosis de 550 Gy podría requerir la amputación. Ahora, con la mitad del agua cerca de la piel de la radiación "lejos" de la piel, esperamos que la dosis depositada por unidad de masa en la piel para ser la mitad de la que depositó en el agua; esto significa que la tasa de dosis es de 45 Gy por segundo. Usted podría llegar a la "amputar todo" dosis en unos 12 segundos. Pero debido a que la beta tiene baja energía, es decir para ser absorbido en el "muertas de la capa superior de la piel". Esto puede proteger a usted... Si no fuera por el hecho de que si usted tiene tritiada líquido, tiene tritiada de vapor. La inhalación de vapor que va a ser muy malo para usted.

Cómo de malo? Suponiendo que la piscina es un cómodo 22 °C, la presión de vapor saturado de agua a esa temperatura es de unos 20 mm hg o 260 Pa. En el 60 % de humedad relativa (no infrecuente cerca de una piscina) que sería de 150 Pa, o alrededor de 1/600 del aire. Suponiendo que todos los que la inhalación de tritio se intercambian con el agua en el cuerpo, y que un humano promedio intercambios de 1 m³ de aire con el medio ambiente por hora (fuente), esto significa 1.6 litros de tritio de gas por hora - alrededor de 70 mmol. Este sería el depósito 0.07 Gy por hora en el cuerpo - donde no hay nada para protegerse. Se necesitaría un poco más de tiempo para matarte... pero matar a usted. Por supuesto, tragando un poco de agua de la piscina realmente acelerar el proceso, como cortes o abrasiones. Y ¿has notado cómo crujiente de su piel se pone al pasar demasiado tiempo en el agua? Que la penetración del agua en la piel. No tengo una buena manera de estimar que el internet está lleno de historias sobre el tema, pero no encontré datos duros. Sospecho que va a ser una fuente significativa de tritio de entrar al cuerpo si usted nadar en su piscina.

Así que incluso un corto de exposición es probable que sea más desagradable. Me recomienda contra el uso de este como un método para calentar su piscina.

Como un aparte, hay un montón de casos donde el Tritio es utilizado como un buen "permanente" de la fuente de luz para manecillas del reloj, el avistamiento de brújulas y otros instrumentos. El corto alcance de las partículas beta y la práctica de la mitad de la vida la hacen bastante bien en este papel; mezclado con un eficiente junto a un centelleador que convierte la energía en luz visible, usted no necesita una gran cantidad de tritio a la luz de una esfera en la noche. Está permitido el uso de 25 mCi de tritio para esta aplicación, sin necesidad de una licencia de NRC.

Ahora 25 mCi es de 925 MBq millones de desintegraciones por segundo. Su litro de agua tritiada supera esta por alrededor de 9 mil millones de dólares; y está en contacto directo con la piel (en lugar de aislados entre un par de mm de vidrio que detiene eficazmente la radiación beta).

Esta es la razón por la tritio relojes son seguros, y su piscina, no es.