1. Вековое равновесие
Как использовать
ряд U-238, t = 2 Ma
Результат
A(Th-230)/A(U-238)→0.9934, управляется узким местом U-234.
Elysia Tools
Навигация
Physics
Запустите ряды U-238 или Th-232 либо собственную цепочку с логарифмическими ползунками периода полураспада; смотрите, как кривые активности сходятся к вековому равновесию.
Открыть статическую визуализациюКраткий обзор

Проверенные результаты
Каждый набор параметров и результат — фиксированный вывод модели этой страницы (проверен assert-ами до публикации) и воспроизводится напрямую: задайте столбец «Параметры» в интерактивной панели.
| Сценарий | Параметры | Результат |
|---|---|---|
| Вековое равновесие U-238 | чистый материнский U-238, t = 2 Ma | A(Th-230)/A(U-238) -> 0.9934, ограничено узким местом U-234 (2.455e5 a) |
| Коэффициенты ветвления | цепочка Th-232, развилка Bi-212, t = 40 a | A(Po-212)/A(Th-228) = 0.6406 и A(Tl-208)/A(Th-228) = 0.3594 |
| Медицинский генератор | Mo-99 (65.932 h) -> Tc-99m (6.0066 h), ветвь 87.5% | A(Tc-99m)/A(Mo-99) -> 0.9627; максимум дочернего на 22.84 h против ~24 h в учебниках |
| Точность решателя | полная 15-узловая цепь U-238, 21 десятичный порядок t | 1e-16 абсолютная / 2e-11 относительная против 60-значного эталона mpmath |
| Вырожденные цепочки | одинаковые периоды полураспада | эрмитово-конфлюэнтные разделённые разности точно выходят на предел кратных собственных значений |
Источники
Публикации и наборы данных, на которых основана эта визуализация: каждую формулу, алгоритм и опорное значение на странице можно проследить до источников ниже.
Bateman H. (1910). The solution of a system of differential equations occurring in the theory of radioactive transformations. Proceedings of the Cambridge Philosophical Society 15, 423-427.
Cetnar J. (2006). General solution of Bateman equations for nuclear transmutations. Annals of Nuclear Energy 33, 640-645.
Dreher R. (2013). Modified Bateman solution for identical eigenvalues. Annals of Nuclear Energy 53, 427-438.
Связано
Далее
Zhang Q. (2014). Transient and secular radioactive equilibrium revisited. arXiv:1407.3038.
Kondev F. G., Wang M., Huang W. J., Naimi S., Audi G. (2021). The NUBASE2020 evaluation of nuclear physics properties. Chinese Physics C 45, 030001.
IAEA. Live Chart of Nuclides (decay data). IAEA Nuclear Data Section.
Руководство по использованию инструмента
Радиоактивная цепочка — связанная кинетика первого порядка: каждый нуклид распадается в следующий со своим периодом полураспада. Если материнский нуклид живёт намного дольше дочерних, активности сходятся — изотоп с периодом 4,5 млрд лет и его потомок, живущий 1 минуту, в итоге тикают в один такт. Страница показывает эту контринтуитивную картину полным точным решением Бейтмана.
Концентрации следуют решению Бейтмана с суммированием по путям и эрмитовыми конфлюэнтными разделёнными разностями — оно остаётся точным даже при совпадающих периодах полураспада (предел кратных собственных значений). Доли ветвления входят в решение напрямую: двойная ветвь Bi-212 в цепочке Th-232 даёт при 40 годах A(Po-212)/A(Th-228)=0.6406 и A(Tl-208)/A(Th-228)=0.3594.
Баннер равновесия на лету классифицирует каждую пару мать-дочь: равновесия нет, если дочь живёт дольше матери; иначе отношение активностей сходится к b×λ_d/(λ_d−λ_p), а t_max=ln(λ_d/λ_p)/(λ_d−λ_p). Граница вековое/переходное равновесие — объявленная конвенция T_p/T_d=100.
| Цепочка | Якорь | Проверено |
|---|---|---|
| U-238 | 14 нуклидов до 206Pb | A(Th-230)/A(U-238)→0.9934 (2 Ma) |
| Th-232 | двойная ветвь Bi-212 | 0.6406 / 0.3594 при 40 годах |
| Mo-99→Tc-99m | изомерная ветвь 87.5% | A(Tc)/A(Mo)→0.9627, пик 22.84 h |
В вековом равновесии скорость распада каждой дочери в точности обеспечивается производством материнского нуклида; через несколько периодов дочери A_d/A_p выходит на b×T_p/(T_p−T_d) — почти 1, когда мать живёт намного дольше дочерей. Переключитесь на ряд U-238 и смотрите, как Th-230 … Po-210 выходят на кривую материнского нуклида; узкое место — U-234 (2.455×10^5 a).
Точность решателя
Без численного интегрирования: аналитическое решение с суммированием по путям укладывается в 1e-16 абсолютной / 2e-11 относительной погрешности относительно 60-значного эталона на всей цепочке из 15 узлов и 21 порядке времени — точность проверена, а не постулирована.
Как использовать
ряд U-238, t = 2 Ma
Результат
A(Th-230)/A(U-238)→0.9934, управляется узким местом U-234.
Как использовать
Mo-99→Tc-99m, ветвь 87.5%
Результат
A(Tc-99m)/A(Mo-99)→0.9627; пик дочернего нуклида — 22.84 h.
В вековом равновесии — да, с точностью до доли ветвления и малой поправки T_d/T_p: производство и распад уравновешиваются в каждом поколении, и все активности следуют за медленно распадающейся матерью.
Химическое разделение (генератор Mo-99/Tc-99m, который элюируют в больнице) или дочерний нуклид с периодом полураспада, близким к материнскому, — это переходное равновесие, и отношение устанавливается на b×T_p/(T_p−T_d): ниже 1 при малых коэффициентах ветвления, чуть выше при их отсутствии.