Elysia Tools

Просматривайте инструменты, примеры, визуальные объяснения и тематические руководства в одном понятном пространстве.

Популярные категории

Темы

Язык
ZHDERUPTENFRES

Elysia Tools

Навигация

Physics

Цепочки распада и вековое равновесие: решение Бейтмана вживую

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 визуализацию

Краткий обзор

Интерактивный предпросмотр

Цепочки распада и вековое равновесие: решение Бейтмана вживую
Статичная поясняющая иллюстрация: истинная траектория (серая), зашумлённые измерения (янтарные), оценка слияния Калмана (синяя) и 95%-эллипс доверия (фиолетовый) в одном кадре — откройте интерактивную панель выше и настройте Q и R сами.

Проверенные результаты

Типичные эксперименты и 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.

СценарийПараметрыРезультат
Вековое равновесие U-238чистый материнский U-238, t = 2 MaA(Th-230)/A(U-238) -> 0.9934, ограничено узким местом U-234 (2.455e5 a)
Коэффициенты ветвленияцепочка Th-232, развилка Bi-212, t = 40 aA(Po-212)/A(Th-228) = 0.6406 и A(Tl-208)/A(Th-228) = 0.3594
Медицинский генераторMo-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 решателяполная 15-узловая цепь U-238, 21 десятичный порядок t1e-16 абсолютная / 2e-11 относительная против 60-значного эталона mpmath
Вырожденные цепочкиодинаковые периоды полураспадаэрмитово-конфлюэнтные разделённые разности точно выходят на предел кратных собственных значений

Источники

Список литературы

Публикации и наборы данных, на которых основана эта визуализация: каждую формулу, алгоритм и опорное значение на странице можно проследить до источников ниже.

  1. [1]

    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.

    Открыть источник ↗→ closed-form chain solution N_i(t) = sum c_k e^(-lambda_k t), eq. (6)
  2. [2]

    Cetnar J. (2006). General solution of Bateman equations for nuclear transmutations. Annals of Nuclear Energy 33, 640-645.

    Открыть источник ↗→ path-summed solution for branched decay graphs
  3. [3]

    Dreher R. (2013). Modified Bateman solution for identical eigenvalues. Annals of Nuclear Energy 53, 427-438.

Связано

Похожие инструменты и темы

Далее

Другие похожие визуализации

Открыть источник ↗→ repeated-eigenvalue limit (handled here via Hermite confluent divided differences)
  • [4]

    Zhang Q. (2014). Transient and secular radioactive equilibrium revisited. arXiv:1407.3038.

    Открыть источник ↗→ equilibrium definitions; daughter activity maximum and ratio criteria
  • [5]

    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.

    Открыть источник ↗→ every U-238 / Th-232 / Mo-99 half-life and branch ratio in the presets
  • [6]

    IAEA. Live Chart of Nuclides (decay data). IAEA Nuclear Data Section.

    Открыть источник ↗→ ENSDF cross-check; Mo-99 65.924 h vs NUBASE2020 65.932 h disclosed
  • Руководство по использованию инструмента

    Узнайте, когда использовать этот инструмент, что он поддерживает и как его применяют пользователи.

    Обзор

    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.

    Точный движок 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.

    Точный движок Бейтмана
    ЦепочкаЯкорьПроверено
    U-23814 нуклидов до 206PbA(Th-230)/A(U-238)→0.9934 (2 Ma)
    Th-232двойная ветвь Bi-2120.6406 / 0.3594 при 40 годах
    Mo-99→Tc-99mизомерная ветвь 87.5%A(Tc)/A(Mo)→0.9627, пик 22.84 h

    Почему активности сходятся

    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).

    Как это работает

    1. 1Загрузите ряд U-238 и пройдитесь по времени: когда кривые сливаются, баннер сообщает о вековом равновесии.
    2. 2Перейдите к Th-232 и прочитайте деление ветвей 0.6406/0.3594 прямо на метках топологии.
    3. 3Откройте генератор Mo-99: дочерний нуклид выходит на пик на 22.84 h, дальше распадается вместе с материнским.

    Граничные случаи и частые ошибки

    • 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.

    Примеры

    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.

    2. Медицинский генератор

    Как использовать

    Mo-99→Tc-99m, ветвь 87.5%

    Результат

    A(Tc-99m)/A(Mo-99)→0.9627; пик дочернего нуклида — 22.84 h.

    FAQ

    Активности дочерних нуклидов действительно равны материнской?

    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.

    Что разрушает равновесие?

    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.

    Тема

    Установите закон скорости по кинетическим данным

    Сведите материальный баланс стехиометрией, заработайте порядки реакции на данных начальных скоростей, подтвердите их интегральной подгонкой кривой концентрация-время с константой и периодом полураспада, затем перенесите константу на любую температуру отношением Аррениуса.

    Тема

    Лаборатория выделения контуров и ядер свёртки для изображений

    Извлеките канал яркости, подавите шум с записанным радиусом, сравните операторы Собела, Прюитта, Робертса и Лапласа, настройте пороговое выделение контуров и воспроизведите победивший результат в виде явного ядра свёртки.

    Тема

    Запуск квиза для привлечения потенциальных клиентов и передача контактов

    Создайте и опубликуйте квиз соответствия продукта, проверьте путь по отслеживаемой ссылке и подготовьте проверенный CSV с контактами, оставленными добровольно, не считая адрес электронной почты согласием.

    Тема

    Памятные тексты: семейная проверка и передача в печать

    Сверьте некрологи, речь и памятную карточку с согласованными фактами, проверьте фотографию и файлы перед передачей с разрешения семьи.

    Главная
    Инструменты3212
    Мастерская
    Примеры593
    Визуализации471
    Средства просмотра файлов103
    Темы239
    Теги333
    Изображения, аудио и видео657

    Инструменты для обработки, конвертации и оптимизации изображений, аудио и видео

    Математика, даты и финансы647

    Калькуляторы, числовые инструменты, логика дат, статистика и финансы

    Дизайн и цвет298

    Инструменты для цвета, макетов, графики, визуального стиля и дизайна

    Текст и письмо209

    Инструменты для письма, очистки, форматирования, извлечения и анализа текста

    Разработка и Web193

    Инструменты разработчика, сетевые утилиты, веб-отладка и автоматизация

    Преобразование и кодирование175

    Инструменты для преобразования форматов, файлов, архивов, единиц и кодировок

    Запуск квиза для привлечения потенциальных клиентов и передача контактов
    Памятные тексты: семейная проверка и передача в печать
    Личные привычки: резервная копия, восстановление и проверка перед передачей
    Из статьи в черновики X и LinkedIn: проверка фактов и передача
    Проверка интерактивного Markdown-урока и автономная передача

    © 2026 Elysia Tools. Все права защищены.

    ДокументацияТарифыО насУсловия использованияПолитика конфиденциальностиCookieКонтакты

    Science & Education

    Решатель задач кинематики

    Решает задачи 1D кинематики с постоянным ускорением и 2D движения снаряда с полным пошаговым выводом. Введите 3 из 5 величин (перемещение, начальная и конечная скорость, ускорение, время), и решатель найдёт остальные. Для снаряда — введите скорость/угол/высоту для дальности, времени и максимальной высоты.

    Math & Numbers

    Калькулятор периода полураспада

    Расчет экспоненциального распада для радиоактивных изотопов и лекарств: по периоду полураспада, начальному количеству и времени — остаток, либо вывод периода полураспада, требуемого времени или кумуляции в стационарном состоянии. N(t) = N0·e^(-λt).

    Health

    Пирамида биомассы и поток энергии (правило 10%)

    Строит трофическую пирамиду по закону Линдемана: введите энергию/биомассу продуцентов E₁, эффективность переноса (по умолчанию 10%, диапазон 0.1–40%) и число уровней (3–6). Получаете энергию/биомассу каждого уровня, его долю от продуцентов и потери на каждом переносе (дыхание, экскреция, непоедание). Рисует цветную SVG-пирамиду (ширины в масштабе √E для наглядности; числовые подписи всегда истинные) и таблицу по уровням, объясняя, почему пирамиды энергии всегда прямые, а пирамиды чисел/биомассы могут быть перевёрнутыми (например, морские экосистемы). Типичные измеренные эффективности: 5–20%.

    Fitness

    Конструктор тренировок фартлек и интервалов

    Строит готовую карточку интервальной тренировки или фартлека по одному опорному числу (время 5 км / FTP / время 2 км): разминка + повторения × работа + восстановления + заминка, с целевыми темпом, ваттами или сплитами по сегментам, отношением работа:отдых, распределением RPE CR-10 и проверкой поляризации.

    Chemistry

    Реакция Нулевого Порядка - Интерактивная Визуализация

    Интерактивная визуализация кинетики реакции нулевого порядка и изменений концентрации во времени

    Chemistry

    Реакция Первого Порядка - Интерактивная Визуализация

    Интерактивная визуализация кинетики реакции первого порядка и экспоненциального убывания концентрации

    Chemistry

    Реакция Второго Порядка - Интерактивная Визуализация

    Интерактивная визуализация кинетики реакции второго порядка и динамики бимолекулярного столкновения

    Chemistry

    Уравнение Аррениуса

    Интерактивная визуализация влияния температуры на скорость реакции - Изучите энергию активации, предэкспоненциальный множитель и константу скорости

    Chemistry

    Обратимая Реакция

    Интерактивная визуализация кинетики обратимой реакции A ⇌ B - Исследуйте скорости реакции, константу равновесия и изменения концентрации

    Chemistry

    Последовательная Реакция

    Интерактивная визуализация кинетики последовательной реакции A → B → C - Исследуйте пики концентрации промежуточных продуктов

    Chemistry

    Цепная Реакция

    Интерактивная визуализация радикальной полимеризации

    Chemistry

    Принцип Ле Шателье

    Интерактивная визуализация принципа Ле Шателье - Исследуйте, как изменения концентрации, давления и температуры влияют на химическое равновесие