Puoliintumisaika

Puoliintumisaika on aika, jonka kuluessa puolet eksponentiaalista hajoamista noudattavasta aineesta on hajonnut, esim. radioaktiivisen aineen atomiytimistä on hajonnut toisiksi atomiytimiksi. Biokemiassa tai lääketieteessä puoliintumisajaksi nimitetään aikaa, jonka kuluessa puolet aineen molekyyleistä on hajonnut elimistössä ym. biologisessa systeemissä.

Joidenkin radioaktiivisten aineiden puoliintumisajat ovat sekunnin murto-osia, joidenkin taas miljardeja vuosia. Useimpien fissiotuotteiden puoliintumisajat ovat alle 100 vuotta, ja suurin osa läpitunkevaa säteilyä (gammasäteilyä) lähettävistä aineista häviää tuhannessa vuodessa. Esimerkiksi ydinenergian tuotannossa käytettävä uraanin isotooppi 235U puoliintuu noin 700 miljoonassa vuodessa. Vastaavasti fission tuloksena syntyvä Cesium-137 puoliintuu 30 vuodessa.

Aineen radioaktiivisuutta mitataan hajoamisten lukumäärällä aikayksikköä kohti. Yhden becquerelin aktiivisuus tarkoittaa yhtä hajoamista sekunnissa. Puoliintumisajan pituus ei kerro, kuinka vaarallista aine on. Käytännössä radioaktiivisuuden määrä ja haitallisuus riippuu tietysti myös säteilyn luonteesta. Efektiivinen puoliintumisaika on radioaktiivisen yhdisteen puoliintumisaika, joka huomio sekä radionuklidin fysikaalisen puoliintumisen että biologisen poistumisen elimistöstä. Biologinen puoliintumisaika eli eliminaation puoliintumisaika on aika, jossa yhdisteen määrä puoliintuu elimistössä eritystoiminnan vuoksi.

Yhtälö 

Merkitään radioaktiivisen aineen puoliintumisaikaa kirjaimella  ja aineen alkuperäistä määrää kirjaimella . Tällöin ajan  kuluttua radioaktiivisen aineen määrä on 

Hajoamisyhtälö voidaan ilmaista myös aineen hajoamisvakion  avulla seuraavasti:

.

Aineen hajoamisvakion  ja puoliintumisajan T välillä vallitsee yhteys

.

Samoja yhtälöitä voidaan soveltaa, paitsi radioaktiiviseen hajoamiseen, myös muihin ilmiöhin, joissa jokin suure pienenee eksponentiaalisesti.

Yhtälöstä voidaan myös ratkaista puoliintumisaika , jos tiedetään hajaantuvan aineen alkuperäinen määrä  sekä aineen määrä  hetkellä 

.

Radioaktiivisen atomiytimen keskimääräinen elinikä  on 
.

Katso myös 
 Eliminaation puoliintumisaika
 Eksponentiaalinen hajoaminen

Lähteet

Aiheesta muualla 

 Säteilyturvakeskus
Ydinasiaa: Puoliintumisaika 

Ydinfysiikka
Seulonnan keskeiset artikkelit