Tvar se smatra radioaktivnom ili sadrži radionuklide i podvrgava se procesu radioaktivnog raspada. Količina radioaktivna tvar obično se ne određuje prema jedinicama mase (gram, miligram, itd.), već prema aktivnosti dane tvari.
Aktivnost tvari određena je intenzitetom ili brzinom raspada njezinih jezgri. Aktivnost je proporcionalna broju radioaktivnih atoma sadržanih u određenoj tvari, tj. raste s povećanjem količine ove tvari. Aktivnost je mjera količine radioaktivne tvari, koja se izražava brojem radioaktivnih transformacija (nuklearnih raspada) u jedinici vremena. Budući da je brzina raspadanja radioaktivni izotopi različite, tada imaju radionuklidi jednake mase razne aktivnosti. Što se više jezgri raspada u jedinici vremena, to je aktivnost veća. Aktivnost se obično mjeri u dezintegracijama u sekundi. Po jedinici aktivnosti u Međunarodni sustav Pretpostavlja se da su jedinice (SI) jedan raspad u sekundi. Ova je jedinica dobila ime po Henriju Becquerelu, koji je prvi otkrio fenomen prirodne radioaktivnosti 1896., becquerel (Bq). 1 Bq je količina radionuklida u kojoj se dogodi jedan raspad u jednoj sekundi. Pošto je bekerel vrlo mala vrijednost, tada se koristi više vrijednosti: kBq - kalobekerel (103 Bq), MBq - megabekerel (106 Bq), GBq - gigabekerel (109 Bq).
Izvansustavna jedinica aktivnosti je kiri (Ci). Curie je aktivnost kada je broj radioaktivnih raspada u sekundi jednak
3,7 x 1010 (37 milijardi disperzija/s). Curie odgovara aktivnosti 1 g radija. Budući da je curie vrlo velika vrijednost, obično se koriste izvedene vrijednosti: mCi - milikuri (tisućiti dio curiea) - 3,7 x 107 disperzija/s; μCi - mikrokiri (milijunti dio kirija) - 3,7 x 104 brojača/s; nCi - nanokiri (milijarditi dio kirija) - 3,7x10 disperzija/s.
Poznavajući aktivnost u bekerelima, nije teško prijeći na aktivnost u kirijima i obrnuto:
1 Ci = 3,7 x 1010 Bq = 37 gigabekerela;
1 mCi = 3,7 x 107 Bq = 37 megabekerela;
1 mCiCi = 3,7 x 104 Bq = 37 kilobekerela;
1 Bq = 1 dis/s = 2,7 x 10-11 Ci.
U praksi se često koristi broj dezintegracija u minuti.
1 Ci = 2,22 x 1012 o/min.
1 mCi = 2,22 x 109 cpm.
1 mCi = 2,22 x 106 cpm.
Kada se mjeri aktivnost radioaktivnog uzorka, to se obično naziva masom, volumenom, površinom ili duljinom. Razlikuju se sljedeće vrste aktivnosti radionuklida. Specifična djelatnost
je aktivnost po jedinici mase tvari (aktivnost po jedinici mase) - Bq/kg, Ci/kg. Volumetrijska aktivnost
- ovo je aktivnost po jedinici volumena - Bq/l, Ci/l, Bq/m3, Ci/m3. Kada su radionuklidi raspoređeni na površini, aktivnost se naziva površan
(omjer aktivnosti radionuklida na kojem se radionuklid nalazi) - Bq/m2, Ci/m2. Za karakterizaciju kontaminacije teritorija koristi se vrijednost Ci/km2. Prirodni kalij-40 u tlu odgovara 5 mCi/km2 (200 Bq/m2). Ako je područje kontaminirano
40 Ci/km2 za cezij-137, 2 000 000 milijardi jezgri smješteno je na 1 m2 površine, odnosno 0,455 mikrograma cezija-137. Linearna aktivnost radionuklid - omjer aktivnosti radionuklida sadržanog duž duljine segmenta i njegove duljine.
Masa u gramima s poznatom aktivnošću (na primjer, 1Ki) radionuklida određena je formulom m = k x A x T½ x a, gdje je m masa u gramima; A - atomska masa; T½ - poluživot; a - aktivnost u kiriju ili bekerelima; k je konstanta koja ovisi o jedinicama u kojima su navedeni poluživot i aktivnost. Ako je vrijeme poluraspada dano u sekundama, tada je za aktivnost u bekerelima konstanta 2,4 x 10-24, a za aktivnost u kiriju 8,86 x 10-14. Ako je vrijeme poluraspada navedeno u drugim jedinicama, tada se pretvara u sekunde.
Izračunajmo masu 131J s Pola zivota 8,05 dana za stvaranje 1 curie aktivnosti.
M = 8,86 x 10-14 x 131 x 8,05 x 24 x 3600 x 1 = 0,000008 g. Za stroncij-90 masa je 0,0073, plutonij-239 - 16,3 g, uran-238 - 3 t. Moguće je izračunati aktivnost u bekerelima ili kiriju radionuklida s poznatom njegovom masom: a0 = l x m/ (A x T 1/2), gdje je l inverzni parametar konstante "k". S T½ mjerenim u sekundama i aktivnošću u bekerelima,
l = 4,17 x 1023, s aktivnošću u Ki l = 1,13 x 1013 Dakle, aktivnost 32,6 g plutonija-239 jednaka je
a0 = 1,13 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 2 Ci,
a0= 4,17 x 1013 x 32,6 (239 x 24300 x 365 x 24 x 3600) = 7,4 x 1010 Bq.
Biološki učinak zračenja posljedica je ionizacije ozračenog biološkog okoliša. Zračenje gubi svoju energiju na proces ionizacije. Oni. Kao rezultat interakcije zračenja s biološkom okolinom, određena količina energije prenosi se na živi organizam. Dio zračenja koji prodre u ozračeni objekt (bez apsorpcije) na njega ne djeluje. Učinak zračenja ovisi o mnogim čimbenicima: količini radioaktivnosti izvan i unutar tijela, putu njezina ulaska, vrsti i energiji zračenja tijekom nuklearnog raspada, biološku ulogu ozračeni organi i tkiva itd. Objektivan pokazatelj koji povezuje sve te različite čimbenike je broj apsorbirana energija zračenje od ionizacije koju ta energija proizvodi u masi materije.
Da biste predvidjeli veličinu učinka zračenja, morate naučiti mjeriti intenzitet izloženosti ionizirajućem zračenju. A to se može učiniti mjerenjem energije apsorbirane u objektu ili ukupnog naboja iona nastalih tijekom ionizacije. Ova količina apsorbirane energije naziva se doza.
Predavanje 2. Osnovni zakoni radioaktivnog raspada i aktivnost radionuklida
Brzina raspada radionuklida je različita – neki se raspadaju brže, drugi sporije. Pokazatelj brzine radioaktivnog raspada je konstanta radioaktivnog raspada, λ [sek-1], koja karakterizira vjerojatnost raspada jednog atoma u jednoj sekundi. Za svaki radionuklid konstanta raspada ima svoju vrijednost; što je ona veća, brže se raspadaju jezgre tvari.
Naziva se broj raspada zabilježen u radioaktivnom uzorku po jedinici vremena aktivnost (a ), odnosno radioaktivnost uzorka. Vrijednost aktivnosti izravno je proporcionalna broju atoma N radioaktivna tvar:
a =λ· N , (3.2.1)
Gdje λ – konstanta radioaktivnog raspada, [sek-1].
Trenutno, prema važećem Međunarodnom sustavu jedinica SI, mjerna jedinica radioaktivnosti je bekerela [Bk]. Ova jedinica je dobila ime u čast francuskog znanstvenika Henrija Becquerela, koji je otkrio fenomen prirodne radioaktivnosti urana 1856. godine. Jedan bekerel jednak je jednom raspadu u sekundi 1 Bk = 1 .
Međutim, nesustavna jedinica aktivnosti i dalje se često koristi – curie [Ki], koju su Curiejevi uveli kao mjeru brzine raspada jednog grama radija (u kojem se događa ~3,7 1010 raspada u sekundi), dakle
1 Ki= 3,7·1010 Bk.
Ova jedinica je prikladna za procjenu aktivnosti velikih količina radionuklida.
Smanjenje koncentracije radionuklida tijekom vremena kao rezultat raspada ima eksponencijalni odnos:
, (3.2.2)
Gdje N t– broj atoma radioaktivnog elementa preostalih nakon vremena t nakon početka promatranja; N 0 – broj atoma u početnom trenutku vremena ( t =0 ); λ – konstanta radioaktivnog raspada.
Opisana ovisnost naziva se osnovni zakon radioaktivnog raspada .
Naziva se vrijeme tijekom kojeg se raspadne polovina ukupne količine radionuklida Pola zivota T½ . Nakon jednog poluživota, od 100 atoma radionuklida preostane samo 50 (slika 2.1). Tijekom sljedećeg sličnog razdoblja, samo 25 od ovih 50 atoma ostaje, i tako dalje.
Odnos između vremena poluraspada i konstante raspada izveden je iz jednadžbe temeljnog zakona radioaktivnog raspada:
na t=T½ I
dobivamo https://pandia.ru/text/80/150/images/image006_47.gif" width="67" height="41 src="> Þ ;
https://pandia.ru/text/80/150/images/image009_37.gif" width="76" height="21">;
tj..gif" width="81" height="41 src=">.
Stoga se zakon radioaktivnog raspada može napisati na sljedeći način:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image013_21.gif" width="89" height="39 src=">, (3.2.4)
Gdje na – aktivnost lijeka tijekom vremena t ; a0 – aktivnost lijeka u početnom trenutku promatranja.
Često je potrebno odrediti aktivnost određene količine bilo koje radioaktivne tvari.
Ne zaboravite da je jedinica količine tvari mol. Mol je količina tvari koja sadrži isti broj atoma koliko ih sadrži 0,012 kg = 12 g izotopa ugljika 12C.
Jedan mol bilo koje tvari sadrži Avogadrov broj N.A. atomi:
N.A. = 6,02·1023 atoma.
Za jednostavne tvari(elemenata) masa jednog mola brojčano odgovara atomskoj masi A element
1 mol = A G.
Na primjer: za magnezij: 1 mol 24Mg = 24 g.
Za 226Ra: 1 mol 226Ra = 226 g, itd.
Uzimajući u obzir rečeno u m grama tvari bit će N atomi:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image015_20.gif" width="156" height="43 src="> (3.2.6)
Primjer: Izračunajmo aktivnost 1 grama 226Ra, što λ = 1,38·10-11 sec-1.
a= 1,38·10-11·1/226·6,02·1023 = 3,66·1010 Bq.
Ako je u sastav uključen radioaktivni element kemijski spoj, tada je pri određivanju aktivnosti lijeka potrebno uzeti u obzir njegovu formulu. Uzimajući u obzir sastav tvari, određuje se maseni udio χ radionuklid u tvari, koji se određuje omjerom:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image017_17.gif" width="118" height="41 src=">
Primjer rješenja problema
Stanje:
Aktivnost A0 radioaktivni element 32P po danu promatranja je 1000 Bk. Nakon tjedan dana odredite aktivnost i broj atoma ovog elementa. Pola zivota T½ 32P = 14,3 dana.
Riješenje:
a) Nađimo aktivnost fosfora-32 nakon 7 dana:
https://pandia.ru/text/80/150/images/image019_16.gif" width="57" height="41 src=">
Odgovor: nakon tjedan dana, aktivnost lijeka 32P bit će 712 Bk, a broj atoma radioaktivnog izotopa 32P je 127.14·106 atoma.
Kontrolna pitanja
1) Koja je aktivnost radionuklida?
2) Navedite jedinice za radioaktivnost i odnos među njima.
3) Što je konstanta radioaktivnog raspada?
4) Definirajte osnovni zakon radioaktivnog raspada.
5) Što je poluživot?
6) Kakav je odnos između aktivnosti i mase radionuklida? Napiši formulu.
Zadaci
1. Izračunajte aktivnost 1 G 226Ra. T½ = 1602 godine.
2. Izračunajte aktivnost 1 G 60Co. T½ = 5,3 godine.
3. Jedna tenkovska granata M-47 sadrži 4.3 kg 238U. T½ = 2,5·109 godina. Odrediti aktivnost projektila.
4. Izračunajte aktivnost 137Cs nakon 10 godina, ako je u početnom trenutku promatranja jednaka 1000 Bk. T½ = 30 godina.
5. Izračunajte aktivnost 90Sr prije godinu dana ako je trenutno jednaka 500 Bk. T½ = 29 godina.
6. Kakvu će vrstu aktivnosti 1 stvoriti? kg radioizotop 131I, T½ = 8,1 dan?
7. Pomoću referentnih podataka odrediti aktivnost 1 G 238U. T½ = 2,5·109 godina.
Pomoću referentnih podataka odredite aktivnost 1 G 232Th, T½ = 1,4·1010 godina.
8. Izračunajte aktivnost spoja: 239Pu316O8.
9. Izračunajte masu radionuklida aktivnosti 1 Ki:
9.1. 131I, T1/2=8,1 dana;
9.2. 90Sr, T1/2=29 godina;
9.3. 137Cs, T1/2=30 godina;
9.4. 239Pu, T1/2=2,4·104 godine.
10. Odredite masu 1 mCi radioaktivni izotop ugljika 14C, T½ = 5560 godina.
11. Potrebno je pripremiti radioaktivni pripravak fosfora 32P. Nakon kojeg će vremena ostati 3% lijeka? T½ = 14,29 dana.
12. Prirodna mješavina kalija sadrži 0,012% radioaktivnog izotopa 40K.
1) Odredite masu prirodnog kalija koji sadrži 1 Ki 40K. T½ = 1,39·109 godina = 4,4·1018 sek.
2) Izračunajte radioaktivnost tla koristeći 40K, ako je poznato da je sadržaj kalija u uzorku tla 14 kg/t.
13. Koliko je vremena poluraspada potrebno da se početna aktivnost radioizotopa smanji na 0,001%?
14. Da bi se odredio učinak 238U na biljke, sjeme je namočeno u 100 ml otopina UO2(NO3)2 · 6H2O, u kojoj je masa radioaktivne soli bila 6 G. Odredite aktivnost i specifičnu aktivnost 238U u otopini. T½ = 4,5·109 godine.
15. Identificirajte aktivnost 1 grama 232Th, T½ = 1,4·1010 godina.
16. Odredite masu 1 Ki 137Cs, T1/2=30 godina.
17. Omjer sadržaja stabilnih i radioaktivnih izotopa kalija u prirodi je stalna veličina. Sadržaj 40K je 0,01%. Izračunajte radioaktivnost tla koristeći 40K, ako je poznato da je sadržaj kalija u uzorku tla 14 kg/t.
18. Litogena radioaktivnost okoliš nastaje uglavnom zbog tri glavna prirodna radionuklida: 40K, 238U, 232Th. Udio radioaktivnih izotopa u prirodnom zbroju izotopa je 0,01, 99,3, odnosno ~100. Izračunaj radioaktivnost 1 T tlu, ako se zna da je relativni sadržaj kalija u uzorku tla 13600 g/t, uran – 1·10-4 g/t, torij – 6·10-4 g/t.
19. 23 200 pronađeno je u školjkama školjkaša Bq/kg 90Sr. Odrediti aktivnost uzoraka nakon 10, 30, 50, 100 godina.
20. Glavno onečišćenje zatvorenih rezervoara u zoni Černobila dogodilo se u prvoj godini nakon nesreće u nuklearnoj elektrani. U pridnenim sedimentima jezera. Azbuchin je 1999. otkrio 137Cs sa specifičnom aktivnošću od 1,1·10 Bq/m2. Odredite koncentraciju (aktivnost) palog 137Cs po m2 pridnenih sedimenata od 1986.-1987. (prije 12 godina).
21. 241Am (T½ = 4,32·102 godina) nastaje iz 241Pu (T½ = 14,4 godina) i aktivni je geokemijski migrant. Iskorištavati referentni materijali, izračunajte s točnošću od 1% smanjenje aktivnosti plutonija-241 tijekom vremena, u kojoj godini nakon Černobilska katastrofa stvaranje 241Am u okolišu bit će maksimalno.
22. Izračunajte aktivnost 241Am u emisijama černobilskog reaktora od travnja
2015., uz uvjet da je u travnju 1986. aktivnost 241Am bila 3,82 1012 Bk, T½ = 4,32·102 godine.
23. 390 pronađeno je u uzorcima tla nCi/kg 137Cs. Izračunajte aktivnost uzoraka nakon 10, 30, 50, 100 godina.
24. Prosječna koncentracija onečišćenja dna jezera. Glubokoye, smješteno u černobilskoj isključenoj zoni, ima 6,3 104 Bk 241Am i 7,4·104 238+239+240Pu po 1 m2. Izračunajte koje su godine ti podaci dobiveni.
Riječ radijacija, prevedena s engleskog "radiation" znači zračenje i koristi se ne samo u odnosu na radioaktivnost, već i niz drugih fizičke pojave, Na primjer: solarno zračenje, toplinsko zračenje i sl. Stoga, u pogledu radioaktivnosti, usvojeni ICRP (Međunarodna komisija za zaštita od zračenja) i Standardi sigurnosti od zračenja definiraju koncept "ionizirajućeg zračenja".
Ionizirana radiacija ( IONIZIRANA RADIACIJA)?
Ionizirajuće zračenje je zračenje (elektromagnetsko, korpuskularno) koje u međudjelovanju s nekom tvari izravno ili neizravno uzrokuje ionizaciju i ekscitaciju njezinih atoma i molekula. Energija ionizirajućeg zračenja je dovoljno visoka da u interakciji s materijom stvara par iona različitih predznaka, tj. ionizirati medij u koji su te čestice ili gama zrake pale.
Ionizirajuće zračenje sastoji se od nabijenih i nenabijenih čestica, u koje spadaju i fotoni.
Što je radioaktivnost?
Radioaktivnost – spontana transformacija atomske jezgre u jezgre drugih elemenata. U pratnji ionizirajućeg zračenja. Postoje četiri poznate vrste radioaktivnosti:
- alfa raspad - radioaktivna transformacija atomske jezgre tijekom koje se emitira alfa čestica;
- beta raspad je radioaktivna transformacija atomske jezgre u kojoj se emitiraju beta čestice, tj. elektroni ili pozitroni;
- spontana fisija atomskih jezgri - spontana fisija teških atomskih jezgri (torij, uran, neptunij, plutonij i drugi izotopi transuranskih elemenata). Poluživoti za spontano fisijske jezgre kreću se od nekoliko sekundi do 1020 za torij-232;
- protonska radioaktivnost je radioaktivna transformacija atomske jezgre u kojoj se emitiraju nukleoni (protoni i neutroni).
Što su izotopi?
Izotopi su varijante atoma istog kemijskog elementa koji imaju različite masene brojeve, ali imaju isti električno punjenje atomske jezgre i stoga zauzimaju u periodnom sustavu elemenata D.I. Mendeljejev ima isto mjesto. Na primjer: 55Cs131, 55Cs134m, 55Cs134, 55Cs135, 55Cs136, 55Cs137. Postoje stabilni (stabilni) izotopi i nestabilni izotopi - oni koji se spontano raspadaju radioaktivnim raspadom, tzv. radioaktivni izotopi. Poznato je oko 250 stabilnih i oko 50 prirodnih radioaktivnih izotopa. Primjer stabilnog izotopa je Pb206, Pb208, koji je konačni produkt raspada radioaktivnih elemenata U235, U238 i Th232.
UREĐAJI ZA MJERENJE zračenja i radioaktivnosti.
Za mjerenje razine zračenja i sadržaja radionuklida na različitim objektima koriste se posebni mjerni instrumenti:
- za mjerenje ekspozicijske doze gama zračenja, rendgenskog zračenja, gustoće toka alfa i beta zračenja, neutrona, koriste se dozimetri za razne namjene;
- Za određivanje vrste radionuklida i njegovog sadržaja u objektima okoliša koriste se spektrometrijske staze koje se sastoje od detektora zračenja, analizatora i osobnog računala s odgovarajućim programom za obradu spektra zračenja.
Trenutno u trgovinama možete kupiti razne vrste. mjerači zračenja raznih vrsta, namjena i širokih mogućnosti. Kao primjer, evo nekoliko modela uređaja koji su najpopularniji u profesionalnim i kućanskim aktivnostima:
Profesionalni dozimetar-radiometar, dizajniran je za praćenje zračenja novčanice od strane bankovnih šaltera, kako bi se poštivala „Uputa Banke Rusije od 4. prosinca 2007. N 131-I „O postupku identifikacije, privremenog skladištenja, poništenja i uništavanja novčanica s radioaktivnom kontaminacijom.”
Najbolji kućanski dozimetar od vodećeg proizvođača, ovaj prijenosni mjerač zračenja dokazao se tijekom vremena. Zahvaljujući jednostavnoj uporabi, malim dimenzijama i niskoj cijeni, korisnici su ga prozvali popularnim i preporučuju ga prijateljima i poznanicima bez straha od preporuke.
SRP-88N (scintilacijski traženi radiometar) - profesionalni radiometar namijenjen traženju i otkrivanju izvora fotonskog zračenja. Ima digitalne i brojčane indikatore, mogućnost postavljanja praga alarma, što uvelike olakšava rad pri inspekciji teritorija, provjeri metalnog otpada itd. Jedinica za detekciju je daljinska. Kao detektor koristi se scintilacijski kristal NaI. Autonomno napajanje 4 elementa F-343.
DBG-06T - dizajniran za mjerenje brzine doze ekspozicije (EDR) fotonskog zračenja. Izvor energije je galvanski element tipa "Korund".
DRG-01T1 - dizajniran za mjerenje brzine doze izloženosti (EDR) fotonskog zračenja.
DBG-01N - dizajniran za otkrivanje radioaktivne kontaminacije i procjenu razine snage ekvivalentne doze fotonskog zračenja pomoću zvučnog alarma. Izvor energije je galvanski element tipa "Korund". Raspon mjerenja od 0,1 mSv*h-1 do 999,9 mSv*h-1
RKS-20.03 "Pripyat" - dizajniran za praćenje radijacijske situacije u mjestima stanovanja, boravka i rada.
Dozimetri omogućuju mjerenje:
- veličina vanjske gama pozadine;
- razine radioaktivne kontaminacije stambenih i javnih prostorija, teritorija i raznih površina
- ukupni sadržaj radioaktivnih tvari (bez određivanja izotopskog sastava) u hrani i drugim predmetima okoliša (tekućim i rasutim)
- razine radioaktivne kontaminacije stambenih i javnih prostorija, teritorija i raznih površina;
- ukupni sadržaj radioaktivnih tvari (bez određivanja izotopskog sastava) u hrani i drugim objektima okoliša (tekući i rasuti).
Kako odabrati mjerač zračenja i ostale instrumente za mjerenje zračenja možete pročitati u članku " Kućni dozimetar i indikator radioaktivnosti. kako odabrati?"
Koje vrste ionizirajućeg zračenja postoje?
Vrste ionizirajućeg zračenja. Glavne vrste ionizirajućeg zračenja s kojima se najčešće susrećemo su:
.png)
Naravno, postoje i druge vrste zračenja (neutronska), ali ih susrećemo u Svakidašnjica mnogo rjeđe. Razlika između ovih vrsta zračenja leži u njihovim fizičkim karakteristikama, podrijetlu, svojstvima, radiotoksičnosti i štetnom djelovanju na biološka tkiva.
Izvori radioaktivnosti mogu biti prirodni i umjetni. Prirodni izvori ionizirajuće zračenje su prirodni radioaktivni elementi koji se nalaze u Zemljina kora i stvaranje prirodnih pozadinsko zračenje, ovo je ionizirajuće zračenje koje nam dolazi iz svemira. Što je izvor aktivniji (tj. što se više atoma raspada u njemu u jedinici vremena), emitira više čestica ili fotona u jedinici vremena.
Umjetni izvori radioaktivnosti mogu sadržavati radioaktivne tvari proizvedene posebno u nuklearnim reaktorima ili koje su nusproizvodi nuklearnih reakcija. Umjetni izvori ionizirajućeg zračenja mogu biti razni elektrovakuumski fizikalni uređaji, akceleratori nabijenih čestica itd. Na primjer: televizijska slikovna cijev, rendgenska cijev, kenotron itd.
Glavni dobavljači radija-226 u okoliš su poduzeća koja se bave vađenjem i preradom raznih fosilnih materijala:
- rudarstvo i prerada uranove rude;
- Nafta i plin; industrija ugljena;
- industrija građevinskih materijala;
- energetskim poduzećima itd.
Radij-226 dobro se ispire iz minerala koji sadrže uran; ovo svojstvo objašnjava prisutnost značajnih količina radija u nekim vrstama podzemnih voda (radonska voda koja se koristi u medicinskoj praksi) iu rudničkim vodama. Raspon sadržaja radija u podzemnim vodama kreće se od nekoliko do desetaka tisuća Bq/l. Sadržaj radija na površini prirodne vode znatno niži i može se kretati od 0,001 do 1-2 Bq/l. Bitna komponenta prirodne radioaktivnosti je produkt raspada radija-226 - radij-222 (Radon). Radon- inertni, radioaktivni plin, najdugovječniji (vrijeme poluraspada 3,82 dana) izotop emanacije *, alfa emiter. 7,5 puta je teži od zraka, pa se uglavnom nakuplja u podrumima, podrumima, prizemljima zgrada, u rudnicima itd. * - emanacija - svojstvo tvari koje sadrže izotope radija (Ra226, Ra224, Ra223), da otpuštaju emanacije (radioaktivne inertne plinove) nastale tijekom radioaktivnog raspada.
Vjeruje se da do 70% štetni učinci na stanovništvo povezuje se s radonom u stambenim zgradama (vidi dijagram). Glavni izvori radona koji ulaze u stambene zgrade su (kako njihov značaj raste):
- voda iz slavine i plin za kućanstvo;
- građevinski materijali (drobljeni kamen, glina, troska, pepeo itd.);
- tlo ispod zgrada.
Radon se u dubinama Zemlje širi krajnje neravnomjerno. Karakterizira ga akumulacija u tektonskim poremećajima, gdje ulazi kroz sustave pukotina iz pora i mikropukotina u stijenama. Procesom emanacije ulazi u pore i pukotine, stvarajući se u tvari stijena tijekom raspada radija-226.
Emisija radona iz tla određena je radioaktivnošću stijena, njihovom emanacijom i svojstvima ležišta. Dakle, relativno slabo radioaktivne stijene, temelji zgrada i građevina mogu predstavljati veću opasnost od radioaktivnijih ako se odlikuju visokom emanacijom ili su presječene tektonskim poremećajima koji akumuliraju radon. Uz svojevrsno “disanje” Zemlje, radon dolazi iz stijena u atmosferu. Štoviše, u najvećim količinama- iz područja gdje postoje ležišta radona (pomaci, pukotine, rasjedi i sl.), tj. geološki poremećaji. Naša vlastita promatranja radijacijske situacije u rudnicima ugljena Donbass pokazala su da u rudnicima koje karakteriziraju složeni rudarski i geološki uvjeti (prisutnost višestrukih rasjeda i pukotina u stijenama koje sadrže ugljen, visok sadržaj vode itd.), u pravilu, koncentracija radona u zraku rudarskih radova znatno premašuje utvrđene norme.
Izgradnja stambenih i javnih objekata neposredno iznad rasjeda i pukotina u stijenama, bez prethodnog određivanja emisije radona iz tla, dovodi do toga da iz utrobe Zemlje u njih ulazi prizemni zrak koji sadrži visoke koncentracije radona, koji se akumulira u unutarnjeg zraka i stvara opasnost od zračenja.
Radioaktivnost koju uzrokuje čovjek nastaje kao posljedica ljudske aktivnosti tijekom koje dolazi do preraspodjele i koncentracije radionuklida. DO radioaktivnost koju je stvorio čovjek To uključuje vađenje i preradu minerala, izgaranje ugljena i ugljikovodika, nakupljanje industrijskog otpada i još mnogo toga. Razine izloženosti ljudi različitim tehnogenim čimbenicima ilustrirane su na dijagramu 2 (A.G. Zelenkov “Usporedna izloženost ljudi različitim izvorima zračenja, 1990.)
Što su "crni pijesci" i kakvu opasnost predstavljaju?
Crni pijesak je mineral monacit - bezvodni fosfat elemenata torijeve skupine, uglavnom cerija i lantana (Ce, La)PO4, koji su zamijenjeni torijem. Monazit sadrži do 50-60% oksida elemenata rijetke zemlje: itrijev oksid Y2O3 do 5%, torijev oksid ThO2 do 5-10%, ponekad i do 28%. Specifična težina monacita je 4,9-5,5. S povećanjem sadržaja torija, težina se povećava. Nalazi se u pegmatitima, ponekad u granitima i gnajsovima. Kada se stijene, uključujući monazit, unište, nakuplja se u velikim naslagama.
Takve se naslage opažaju i na jugu Donjecka regija.
Plastine monazitnog pijeska koje se nalaze na kopnu u pravilu ne mijenjaju značajno trenutnu situaciju zračenja. Ali nalazišta monacita smještena u blizini obalnog pojasa Azovskog mora (unutar Donjecke regije) stvaraju niz problema, posebno s početkom sezone kupanja.
Činjenica je da se kao rezultat morskog surfanja tijekom jesensko-proljetnog razdoblja, na obali nakuplja značajna količina "crnog pijeska" kao rezultat prirodne flotacije, koju karakterizira visok sadržaj torija-232 (do 15 -20 tisuća Bq*kg-1 i više), što stvara razine gama zračenja od oko 300 ili više mikroR*h-1 u lokalnim područjima. Naravno, odmor na takvim područjima je rizičan, stoga se taj pijesak skuplja godišnje, postavljaju se znakovi upozorenja, a pojedini dijelovi obale zatvaraju. Ali sve to ne sprječava novo nakupljanje "crnog pijeska".
Dopustite mi da izrazim svoje osobno stajalište o ovoj stvari. Razlog koji pridonosi uklanjanju "crnog pijeska" na obalu može biti činjenica da bageri neprestano rade na plovnom putu luke Mariupol kako bi očistili plovni kanal. Tlo podignuto s dna kanala odlaže se zapadno od brodskog kanala, 1-3 km od obale (vidi kartu položaja odlagališta zemlje), a uz jake morske valove, uz nalet na obalnog pojasa, tlo koje sadrži monazitni pijesak nosi se do obale, gdje se obogaćuje i nakuplja. Međutim, sve to zahtijeva pažljivu provjeru i proučavanje. A ako je to slučaj, onda bi moglo biti moguće smanjiti nakupljanje "crnog pijeska" na obali jednostavnim premještanjem odlagališta zemlje na drugo mjesto.
Osnovna pravila za izvođenje dozimetrijskih mjerenja.
Pri provođenju dozimetrijskih mjerenja, prije svega, potrebno je strogo se pridržavati preporuka navedenih u tehničkoj dokumentaciji uređaja.
Pri mjerenju brzine ekspozicije gama zračenja ili ekvivalentne doze gama zračenja moraju se poštovati sljedeća pravila:
- pri provođenju bilo kakvih dozimetrijskih mjerenja, ako se ona trebaju provoditi kontinuirano u svrhu praćenja radijacijske situacije, potrebno je strogo poštivati geometriju mjerenja;
- radi povećanja pouzdanosti rezultata nadzora zračenja provodi se nekoliko mjerenja (ali ne manje od 3) i izračunava aritmetička sredina;
- prilikom izvođenja mjerenja na teritoriju odaberite područja udaljena od zgrada i građevina (2-3 visine); - mjerenja na terenu provode se na dvije razine, na visini od 0,1 i 1,0 m od površine terena;
- pri mjerenju u stambenim i javnim prostorima, mjerenja se vrše u središtu prostorije na visini od 1,0 m od poda.
Prilikom mjerenja razine kontaminacije radionuklidima raznih površina, potrebno je daljinski senzor ili uređaj u cjelini, ako nema daljinskog senzora, staviti u plastičnu vrećicu (kako bi se spriječila moguća kontaminacija), a mjerenje provesti na najbližu moguću udaljenost od površine koja se mjeri.
Osnovne fizikalne veličine koje se koriste u zaštiti od zračenja i njihove jedinice
|
Fizička količina |
Odnos između jedinica |
|||
|
SI sustavi |
nesistemski |
SI sustavi i nesistemski |
nesistemski i u SI sustavu |
|
|
Aktivnost nuklida u radioaktivnom izvoru. Izražava broj raspada po jedinici vremena. |
Bekerel (Bq, Vq) |
Curie (Ci, Cu) |
1 Bq = 1 dispozicija u s, 1 Bq = 2,7 10 -11 Ci |
1 Ci = 3,7 10 10 Bq |
|
Specifična djelatnost. |
Bekerel po kilogramu (Bq/kg). |
Curie po kilogramu (Ci/kg). |
1 Bq/kg = 2,7 10 -11 Ci/kg |
1 Ci/kg = 3,7 10 10 Bq/kg |
|
Apsorbirana doza zračenja. Količina energije ionizirajućeg zračenja, |
Siva (Gr, Gy). |
Drago mi je (rad, rad). |
1 Gy=1 J/kg; 1 Gy = 100 rad; 1 J = 10 5 rad/g |
1 rad = 100 erg/g = 0,01 Gy = 10 2 J/kg = 10 -2 Gy; 1 rad/g |
Nastavak tablice. 1.4.
|
Fizička količina |
Naziv i oznaka jedinice |
Odnos između jedinica |
||
|
SI sustavi |
nesistemski |
SI sustavi i nesistemski |
nesistemski i u SI sustavu |
|
|
apsorbira jedinica mase fizičkog tijela, na primjer, tjelesna tkiva. | ||||
|
Ekvivalent doze. Apsorbirana doza pomnožena s koeficijentom koji uzima u obzir nejednaku opasnost od zračenja različiti tipovi ionizirajuće zračenje (vidi tablicu 1.6). |
Sievert (3v, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (za β- i γ zračenje); 1 Sv = 2,58 10 -4 C/kg. |
1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
|
Efektivna doza (efektivni ekvivalent). Zbroj prosječnih ekvivalentnih doza u raznih organa ili tkiva, ponderirani koeficijentima koji uzimaju u obzir različitu osjetljivost organa i tkiva na pojavu |
Sievert (3v, Sv). |
Rem (rem, rem). |
1Sv = 1Gy = 1 J/kg = 100 rem (za β- i γ zračenje). |
1 rem = 0,01 Sv = 10 mSv. |
Nastavak tablice. 1.4.
|
Fizička količina |
Naziv i oznaka jedinice |
Odnos između jedinica |
||||||
|
SI sustavi |
nesistemski |
SI sustavi i nesistemski |
nesistemski i u SI sustavu |
|||||
|
stohastički učinci radioaktivnog izlaganja (vidi tablicu 1.7). | ||||||||
|
Doza izloženosti radijacija. Omjer ukupnog naboja svih iona istog predznaka, koji je rezultat potpunog usporavanja elektrona i pozitrona formiranih fotonima u elementarnom volumenu zraka, prema masi zraka u tom volumenu. |
Privjesak po kilogramu (C/kg) |
X-zraka (R) |
1 C/kg = 3876 R = 3,88 10 3 R. |
1 P = 2,58 10 -4 C/kg |
||||
|
Brzina doze izlaganje- doza koju primi tijelo po jedinici vremena. |
Gray u sekundi (Gy/s = J/kg s = W/kg); Sivert po sekundi (Sv/s), Amper po kilogramu (A/kg). |
Rad po sekundi (rad/s), Rem po sekundi (rem/s), Roentgen po sekundi (R/s). |
1 Gy/s = 100 rad/s, 1 Gy/s=1 Sv/s = 100 R/s (za β- i γ- zračenje); 1 Sv/s = 100 rem/s 1 A/kg = 3876 R/s. |
1 rad/s = 0,01 Gy/s, 100R/s = 1 3v/s=1 µGy/s. |
||||
Nastavak tablice. 1.4.
apsorbira 1 džul (J) energije. 1 Gy = 1 J/kg = 2,388 10 -4 kcal/kg = 6,242 10 15 eV/g = 10 4 erg/g = 100 rad.
Energija čestice mjeri se u elektronvoltima (eV). Elektronvolt je energija koju elektron dobije pod utjecajem električnog polja s potencijalnom razlikom (naponom) od 1 volta.
1 eV = 1,6 10 -12 erg = 1,6 10 -19 džul = 3,83 10 -20 kalorija
Na temelju omjera: 1 J = 0,239 cal = 6,25 10 18 elektron volti = 10 7 erg,
1 radostan = 10 -2 J/kg = 100 erg/g= 0,01 Gy = 2,388× 10 -6 kal/g
Višestruke jedinice apsorbirane doze su kilograj (1 kGy = 1 Gy 10 3), miligrej (1 mGy = 1 Gy 10 -3). Princip formiranja više mjernih jedinica ionizirajućeg zračenja prikazan je u tablici. 1.5.
Apsorbirana energija se troši na zagrijavanje tvari, kao i na njezine kemijske i fizikalne pretvorbe. Ona raste s povećanjem vremena ozračivanja i ovisi o sastavu tvari, vrsti zračenja (rendgensko zračenje, tok neutrona i dr.), energiji njegovih čestica, gustoći njihovog toka i sastavu ozračene tvari. Na primjer, za X-zrake i γ-zrake ovisi o atomskom broju (Z) elemenata koji čine tvar.
Određuje se priroda ove ovisnosti energija fotona, ovisno o frekvenciji elektromagnetskih oscilacija – hv U ovoj formuli: h - konstantnoDaska; uveo M. Planck 1900. pod
utvrđivanje zakona raspodjele energije u spektru zračenja apsolutno crnog tijela. Najviše točna vrijednost h = (6,626196 ± 0,000050) 10 -34 džula s = (6,626196 ± 0,000050) 10 -27 erg s. Međutim, češće se koristi h = h/2π = (1,0545919 ± 0,0000080) 10 -27 erg s , također se zove Planckova konstanta, a v je frekvencija elektromagnetskih oscilacija.
Kao rezultat takvih interakcija, fiziološki procesi u biološkim tkivima su poremećeni, au nekim slučajevima se razvija bolest zračenja različitih stupnjeva težine. Apsorbirana doza zračenja glavna je fizikalna veličina koja određuje stupanj izloženosti zračenju.
Brzina apsorbirane doze– povećanje doze po jedinici vremena. Karakterizira ga brzina kojom se doza zračenja akumulira i može se povećavati ili smanjivati tijekom vremena. Njegova SI jedinica je grej po sekundi (Gy/s). Ovo je brzina apsorbirane doze zračenja pri kojoj se doza zračenja od 1 Gy apsorbira u tvari u 1 s. U praksi se za procjenu brzine apsorbirane doze zračenja još uvijek široko koristi izvansustavna jedinica brzine apsorbirane doze - rad po satu (rad/h) ili rad po sekundi (rad/s). Ova se doza može stvoriti nakon vanjskog i unutarnjeg zračenja.Jedan od prvih otkrivenih prirodnih radioaktivnih elemenata bio je "radij" - emitirao je zrake, zračio. Obrazovanje njega i drugih prirodni radionuklidi nastaje u procesu spontanih transformacija (raspada) nuklida obitelji urana i torija. Kao primjer, prikazujemo na sl. 1.6 lanac brojnih transformacija radionuklida iz obitelji 238 U, popraćen α- ili β-zračenjem i završavajući stvaranjem stabilnog olovnog nuklida.
Osoba prima najveću dozu zračenja (50%) od radona-222 (222 Rn) i njegovih derivata - predstavnika obitelji 238 U (slika 1.6). 14% doze stvaraju g-zrake s tla i zgrada, 12% hrana i piće, 10% kozmičke zrake (unutarnja izloženost kozmogenim radionuklidima: ugljik-14 - 14 C (12 µSv/god), berilij-7 - 7 Be (3 μSv/god), natrij–22 - 22 Na (0,2 μSv/god) i tricij - 3 H (0,01 μSv/god).
Vanjska apsorbirana doza- doza koju je osoba primila iz lociranog izvora izvan tijela. Ono čini gotovo 33% ukupne doze zračenja, a nastaje strujanjem čestica ili kvanta s tla i zgrada (uglavnom kalij-40), kozmičkim zračenjem i antropogenim izvorima. Stanovnici Bjelorusije također dobivaju dodatno zračenje zbog radionuklida iz Černobila. 90% ga stvara cezij-137, 9% stroncij-90 i 1% izotopi plutonija. Nakon nuklearna eksplozija prodorno zračenje stvara struja γ-zraka i neutrona emitiranih unutar otprilike 10-25 sekundi od trenutka nuklearne eksplozije.
Tok γ-zraka - fotona (F) – omjer broja ionizirajućih čestica (fotona) dN koje prolaze kroz određenu površinu tijekom vremenskog intervala dt prema ovom intervalu: F = dN/dt. Mjerna jedinica za tok ionizirajućih čestica je čestica/s (jedna čestica u sekundi).
Fluencija (prijenos) ionizirajućih čestica (fotona)- omjer broja ionizirajućih čestica (fotona) dN koje prodiru u volumen elementarne kugle i površine središnjeg presjeka dS te kugle: F = dN/dS. Jedinica fluensa čestica je čestica/m2 (jedna čestica po četvorni metar).
Gustoća toka ionizirajućih čestica (fotoni, φ)- omjer toka ionizirajućih čestica (fotona) dF koje prodiru u volumen elementarne kugle i površine središnjeg presjeka dS te kugle: φ = dF/dS = dF / dt = dN/dt dS. Jedinica gustoće toka je čestica/s -1 m -2 (jedna čestica ili kvant u sekundi po kvadratnom metru).
Kada ti fotoni (gama zračenje) prolaze, razlikuju se uski i široki snop. Geometrija uski snop karakterizira činjenica da detektor registrira samo neraspršeno zračenje iz izvora. Geometrija pri kojoj detektor registrira neraspršeno i raspršeno zračenje naziva se široka greda.
Specifična apsorbirana doza (σ)– apsorbirana doza stvorena zračenjem pri fluenciji = jedna čestica po kvadratnom metru: σ = D / F.
Unutarnja apsorbirana doza- doza koju primi bilo koji organ ljudskog tijela od izvora zračenja koji se nalazi unutar tijela. Ovaj izvor unutarnjeg izlaganja može biti radioaktivna tvar koja prodire u organizam kroz crijeva s hranom (hrana i voda), kroz pluća (prilikom udisanja zraka) i manjim dijelom kroz kožu, ili kroz rane ili posjekotine, kao i tijekom medicinske radioizotopne dijagnostike. Izvori unutarnje izloženosti mogu se podijeliti na izvore Podrijetlo iz Černobila(trenutačno se većina njihovih cezija-137, stroncija-90 i plutonija-239, 240 nalazi u prehrambenim proizvodima) i prirodno podrijetlo. Potonji stvaraju gotovo 67% ukupne doze zračenja.
Unutarnji izvor izloženosti ostaje u tijelu određeno vrijeme, tijekom kojeg ispoljava svoje negativan utjecaj. Trajanje izloženosti određeno je poluživotom izvora koji ulazi u tijelo i količinom vremena potrebnom da se ukloni iz tijela. Uklanjanje radionuklida iz organizma vrlo je složena pojava. Može se samo grubo opisati pojmom " biološki poluživot" - vrijeme potrebno da se polovica radioaktivnog materijala eliminira iz tijela.
Stanje radijacijske situacije na tlu ili u prostoriji karakterizira doza izlaganja. Doza izloženosti (fotonskog zračenja) je kvantitativna karakteristika X-zraka i γ-zračenja s energijom do 3 MeV, koja se temelji na njihovom ionizirajućem učinku i izražava se kao omjer ukupnog naboja svih iona istog predznaka dQ, koji nastaju od potpunog usporavanja elektrona i pozitrona koje su formirali fotoni u elementarnom volumenu zraka, do mase dm zraka u tom volumenu: X = dQ/dm. To je energetska karakteristika zračenja, određena ionizacijskim učinkom suhog atmosferskog zraka, i mjera ionizacijskog učinka fotonskog zračenja, određena ionizacijom zraka u uvjetima elektronske ravnoteže.
SI jedinica mjerenja doze izloženosti je privjesak po kilogramu (C/kg). Nesistemska jedinica doze izloženosti također se široko koristi - rendgen (R)(nazvan po njemačkom fizičaru Wilhelmu Conradu Roentgenu, koji je 1895. otkrio x-zrake): jedan rendgen (1 R) – to je doza fotonskog zračenja pod čijim utjecajem 1 cm 3 suhi zrak u normalnim uvjetima (0°C i 760mm rt. sv.) nastaju ioni koji nose po jednu elektrostatsku jedinicu količine elektriciteta svakog predznaka.
Doza od 1 R odgovara stvaranju 2,083 10 9 ionskih parova u 1 cm 3 zraka (pri 0 ° C i 760 mm Hg), odnosno 1,61 10 12 ionskih parova u 1 g zraka. Ako uzmemo u obzir da je naboj elektrona 1,6 10 -19 kulona, a masa 1 cm 3 zraka = 1,29 10 -6 kg, tada je 1 R 2,57976 10 -4 C/kg. Zauzvrat, 1 C/kg = 3,876 10 3 R. Da bi se stvorio takav broj iona, potrebno je potrošiti energiju jednaku 0,114 erg/cm 3 ili 88 erg/g, tj. 88 erg/g je energetski ekvivalent rentgena.
Omjeri mjernih jedinica izloženosti i apsorbiranih doza su: za zrak 1 P = 0,88 rad, za biološko tkivo 1 P = 0,93 rad, 1 rad u prosjeku iznosi 1,44 R.
Brzina doze izloženosti– povećanje doze izloženosti po jedinici vremena. Njegova SI jedinica je amper po kilogramu (A/kg).
1 R/s = 2,58 10 -4 A/kg.
U zoni nesreće nuklearne elektrane u Černobilu postoje područja u kojima radioaktivnost tla doseže 1200 mikrorentgena na sat. Na temelju doze izloženosti može se izračunati apsorbirana doza rendgenskog i γ-zračenja u bilo kojoj tvari. Za to je potrebno poznavati sastav materije i energiju fotona zračenja.
Treba imati na umu da je, prema usvojenom GOST-u, nakon 1. siječnja 1990. Ne preporuča se uopće koristiti koncept doze izloženosti i njezine snage. Stoga, tijekom prijelaznog razdoblja, ove količine ne bi trebale biti naznačene u SI jedinicama, već u nesustavnim jedinicama - rentgenima i rentgenima u sekundi (R/s).
Ističe se kao jednom, dakle trajnog(kronični) izloženost zračenju. Jednokratni učinak javlja se u izvanrednim okolnostima, posebno u nesrećama, a procjenjuje se apsorbiranom dozom. Trajna isti udarac, koji može nastati kao posljedica redovitog ispuštanja radioaktivnosti u zrak ili vodu ili stalne prisutnosti radionuklida u okolišu, u pravilu ima dugotrajno štetno djelovanje na čovjeka. Radijacija ima takav učinak na ljude koji žive na područjima zagađenim radionuklidima nakon nesreće u Černobilu. Za procjenu ovih doze zračenja koristiti koncepte kao što su ekvivalentna i efektivna ekvivalentna doza zračenja.
Ekvivalentna doza zračenja– veličina koja se koristi za procjenu radijacijske opasnosti od kronične izloženosti ljudi raznim vrstama ionizirajućeg zračenja i određena zbroj umnožaka apsorbiranih doza pojedinih vrsta zračenja i njihovih čimbenika kvalitete. Možemo reći da je to prosječna apsorbirana doza zračenja D u organu ili tkivu T, pomnožena s težinskim faktorom zračenja W R (ili, kako se još naziva, faktorom kvalitete zračenja - K, vidi tablicu 1.6). za biološka tkiva standardnog sastava(10,1% - vodik; 11,1% - ugljik; 2,6% - dušik; 76,2% - kisik, težinski):
H T, R = D W R = Σ D T, R W R ,
gdje je R indeks vrste i energije zračenja.
Faktor kvalitete zračenje pokazuje koliko je puta očekivani biološki učinak zračenja koje se proučava veći nego za zračenje s linearnim prijenosom energije (LET) ≤ 3,5 keV po 1 μm putu u vodi. Za različita zračenja, težinski koeficijent zračenja (W R) postavljen je u skladu sa “Sigurnosnim standardima zračenja - NRB-2000” ovisno o linearnom prijenosu energije (Tablica 1.5):
Tablica 1.5
|
LET, keV/µm vode | |||||
Linearni prijenos energije– LET (LET - Linear Energy Transfer) - intenzitet prijenosa energije (a time i razina oštećenja) po jedinici prijeđene udaljenosti. Na primjer, α čestica je klasificirana kao visoko LET zračenje, dok su fotoni i elektroni klasificirani kao nisko LET zračenje.
Faktor težine zračenja W R(faktor kvalitete K) pokazuje koliko je puta opasnost od zračenja za određeni tip zračenje je veće od opasnosti zračenja za x-zrake pri istoj apsorbiranoj dozi
Tablica 1.6
Jedinica aktivnosti izotopa je bekerel (Bq), jednaka aktivnosti nuklida u radioaktivnom izvoru u kojem se jedan raspad dogodi u 1 s.
1.2 Zakon radioaktivnog raspada
Brzina radioaktivnog raspada proporcionalna je broju prisutnih jezgri N:
gdje je λ konstanta raspada.
LnN = λt + const,
Ako je t = 0, tada je N = N0 i, prema tome, const = -lg N0. Konačno
N = N0 e-λt (1)
gdje je A aktivnost u vremenu t; A0 – aktivnost pri t = 0.
Jednadžbe (1) i (2) karakteriziraju zakon radioaktivnog raspada. U kinetici su one poznate kao reakcijske jednadžbe prvog reda. Vrijeme poluraspada T1/2 obično se navodi kao karakteristika brzine radioaktivnog raspada, koja je, kao i λ, temeljna karakteristika procesa koja ne ovisi o količini tvari.
Pola zivota je vremenski period tijekom kojeg se određena količina radioaktivne tvari smanji za polovicu.
Poluživoti različitih izotopa značajno variraju. Kreće se od oko 1010 godina do sićušnih djelića sekunde. Naravno, tvari s poluživotom od 10 - 15 minuta. a manje je teško koristiti u laboratoriju. Izotopi s vrlo dugim poluživotom također su nepoželjni u laboratoriju, budući da će u slučaju slučajne kontaminacije okolnih predmeta tim tvarima biti potreban poseban rad na dekontaminaciji prostorije i instrumenata.
2. Tehnike analize temeljene na mjerenju radioaktivnosti
2.1. Korištenje prirodne radioaktivnosti u analizi
Elementi koji su prirodno radioaktivni mogu se kvantificirati ovim svojstvom. To su U, Th, Ra, Ac itd., ukupno više od 20 elemenata. Na primjer, kalij se može odrediti njegovom radioaktivnošću u otopini pri koncentraciji od 0,05 M. Određivanje radioaktivnosti raznih elemenata obično se provodi pomoću kalibracijskog grafikona koji pokazuje ovisnost aktivnosti o sadržaju (%) elementa koji se određuje. ili metodom dopuna.
Radiometrijske metode imaju veliku važnost u prospekcijskim poslovima geologa, na primjer, u istraživanju ležišta urana.
2.2. Analiza aktivacije
Kada su izloženi neutronima, protonima i drugim česticama visoke energije, mnogi neradioaktivni elementi postaju radioaktivni. Aktivacijska analiza temelji se na mjerenju te radioaktivnosti. Iako se u načelu svaka čestica može koristiti za zračenje, većina praktični značaj ima proces neutronskog zračenja. Korištenje nabijenih čestica u tu svrhu uključuje prevladavanje značajnijih tehničkih poteškoća nego u slučaju neutrona. Glavni izvori neutrona za aktivacijsku analizu su nuklearni reaktor i tzv. prijenosni izvori (radij-berilij i dr.). U potonjem slučaju, α-čestice nastale raspadom bilo kojeg α-aktivnog elementa (Ra, Rn, itd.) stupaju u interakciju s jezgrama berilija, oslobađajući neutrone:
9Be + 4He →12C + n
Ulaze neutroni nuklearna reakcija sa komponentama analiziranog uzorka,
Na primjer
55Mn + n = 56Mn ili Mn (n,γ) 56Mn
Radioaktivni 56Mn raspada se s vremenom poluraspada od 2,6 sati:
55Mn → 56Fe + e-
Da bi se dobila informacija o sastavu uzorka, neko vrijeme se mjeri njegova radioaktivnost i analizira dobivena krivulja. Prilikom provođenja takve analize potrebno je imati pouzdane podatke o poluživotima različitih izotopa kako bi se dešifrirala sumarna krivulja.
Druga mogućnost za aktivacijsku analizu je metoda γ-spektroskopije, koja se temelji na mjerenju spektra γ-zračenja uzorka. Energija γ-zračenja je kvalitativna, a brzina brojanja je kvantitativne karakteristike izotop. Mjerenja se vrše pomoću višekanalnih γ-spektrometara sa scintilacijskim ili poluvodičkim brojačima. Ovo je puno brža i specifičnija, iako nešto manje osjetljiva metoda analize od radiokemijske analize.
Važna prednost aktivacijske analize je niska granica detekcije. Uz njegovu pomoć, u povoljnim uvjetima može se otkriti do 10-13 - 10-15 g tvari. U nekim posebnim slučajevima bilo je moguće postići još niže granice detekcije. Na primjer, koristi se za praćenje čistoće silicija i germanija u industriji poluvodiča, otkrivajući sadržaj nečistoća do 10-8 - 10-9%. Takvi se sadržaji ne mogu odrediti nijednom drugom metodom osim aktivacijskom analizom. Po primitku teški elementi periodni sustav elemenata, kao što su mendelevium i kurchatovium, istraživači su uspjeli prebrojati gotovo svaki atom rezultirajućeg elementa.
Informacije o kemiji
Laue (von Laue), Max Theodor Felix von
Njemački fizičar Max Theodor Felix von Laue rođen je u obitelji civilnog službenika vojnog sudskog odjela Juliusa Lauea i rođene Minne Zerrener. Plemićki prefiks "von" prezime je dobilo 1913. godine, kada je Laueov otac...
Kemijska revolucija
Joseph Priestley, protestantski svećenik koji je bio strastven ljubitelj kemije, postigao je veliki uspjeh u izolaciji plinova i proučavanju njihovih svojstava. U blizini Leedsa (Engleska), gdje je službovao, bila je pivovara, odakle je mogao...
Tm - Tulij
TULIJA (lat. Thulium), Tm, kemijski element III grupa periodnog sustava, atomski broj 69, atomska masa 168,9342, pripada lantanidima. Svojstva: metal. Gustoća 9,318 g/cm3, talište 1545 °C. Ime: od grčkog...
