Radioaktiivisen lähteen toiminta

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. helmikuuta 2021 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 2 muokkausta .

Radioaktiivisen lähteen aktiivisuus on alkuaineradioaktiivisten hajoamisten lukumäärä aikayksikköä kohti [ 1] .

Johdetut määrät

Ominaisaktiivisuus on aktiivisuus lähdeaineen massayksikköä kohti.

Volumetrinen aktiivisuus on aktiivisuus lähteen tilavuusyksikköä kohti. Spesifisiä ja tilavuusaktiivisuuksia käytetään pääsääntöisesti siinä tapauksessa, että radioaktiivinen aine on jakautunut lähteen tilavuuteen.

Pinta-aktiivisuus on aktiivisuus lähteen pinnan pinta- alayksikköä kohti. Tämä arvo koskee tapauksia, joissa radioaktiivinen materiaali on jakautunut lähteen pinnalle.

Toimintoyksiköt

Kansainvälisessä yksikköjärjestelmässä (SI) aktiivisuusyksikkö on becquerel (venäläinen nimitys: Bk; kansainvälinen: Bq); 1 Bq \u003d s −1 . Näytteessä, jonka aktiivisuus on 1 Bq, tapahtuu keskimäärin 1 hajoaminen sekunnissa.

Järjestelmän ulkopuoliset toimintayksiköt ovat:

curie (venäläinen nimitys: Ki; kansainvälinen: Ci); 1 Ci \u003d 3,7⋅10 10 Bq (täsmälleen).
rutherford (venäläinen nimitys: Rd; kansainvälinen: Rd); 1 Rd \u003d 10 6 Bq (täsmälleen). Laitetta käytetään harvoin.

Ominaisaktiivisuus mitataan becquereleinä kilogrammaa kohti (Bq / kg, Bq / kg), joskus Ci / kg jne. Tilavuusaktiivisuuden järjestelmäyksikkö on Bq / m³, myös Bq / l käytetään usein . Pinta-aktiivisuuden järjestelmäyksikkö on Bq/m², myös Ci/km² käytetään usein ( 1 Ci/km² = 37 kBq/m² ).

Tilavuusaktiivisuuden mittaamiseen on myös vanhentuneita ei-systeemisiä yksiköitä (käytetään vain alfa-aktiivisille nuklideille, yleensä kaasumaisille, erityisesti radonille ):

mahe ; 1 max = 13,5 kBq / m3 ;
eman ; 1 eman \u003d 0,1 nCi / l \u003d 3,7 Bq / l \u003d 3700 Bq / m 3 .

Toiminnan riippuvuus ajasta

Aktiivisuus (tai hajoamisnopeus ), eli hajoamisten määrä aikayksikköä kohti, riippuu radioaktiivisen hajoamisen lain mukaan ajasta seuraavasti:

$A(t)=-{\frac {dN}{dt}}=\lambda N={\frac {\ln 2}{T_{1/2}}}\,N_{0}\,2 ^{-{\frac {t}{T_{1/2}}}}={\frac {\ln 2}{T_{1/2}}}\,{\frac {m}{\mu }} \,N_{A}\,2^{-{\frac {t}{T_{1/2))))=A_{0}\,2^{-{\frac {t}{T_{1/ 2}}}},$

missä

N A on Avogadron numero ,
T 1/2 - puoliintumisaika ,
N ( t ) on tietyn tyyppisten radioaktiivisten ytimien lukumäärä,
N 0 - niiden alkunumero,
λ on vaimenemisvakio ,
μ on tietyn tyyppisten radioaktiivisten ytimien moolimassa ,
m on näytteen (tietyn tyyppisten radioaktiivisten ytimien) massa.

Tässä oletetaan, että tietyn radionuklidin uusia ytimiä ei esiinny näytteessä , muuten aktiivisuuden riippuvuus ajasta voi olla monimutkaisempi. Joten vaikka radium-226: n puoliintumisaika on vain 1 600 vuotta , 226 Ra:n aktiivisuus uraanimalminäytteessä on sama kuin uraani-238 :n aktiivisuus lähes koko näytteen eliniän ajan (lukuun ottamatta ensimmäistä 1- 2 miljoonaa vuotta maallisen tasapainon saavuttamiseen , jolloin radiumin aktiivisuus jopa kasvaa ).

Lähteen aktiivisuuslaskenta

Kun tiedetään näytteen muodostavan aineen puoliintumisaika ( T 1/2 ) ja moolimassa ( μ ) sekä itse näytteen massa m , voidaan laskea näytteen lukumäärän arvo. näytteessä ajanjakson t aikana tapahtuneet hajoamiset käyttämällä seuraavaa kaavaa (johdettu radioaktiivisen hajoamisen yhtälöstä ):

N(t)=N_{0}\left(1-2^{-{\frac {t}{T_{1/2))))\right),

missä on ytimien alkumäärä [2] . Aktiivisuus on yhtä suuri (merkkiin asti) kuin N ( t ) : n aikaderivaata : $N_{0}={\frac {m}{\mu }}N_{A}$

A=-dN(t)/dt={\frac {N_{0}\ln 2}{T_{1/2}}}\cdot 2^{-{\frac {t}{T_{1 /2}}}}.

Jos puoliintumisaika on mittausaikaan verrattuna pitkä, aktiivisuutta voidaan pitää vakiona. Tässä tapauksessa kaava on yksinkertaistettu: $(t\ll T_{{1/2}}),$

A={\frac {N_{0}\ln 2}{T_{{1/2))))

Samaan aikaan tiettyä toimintaa

a={\frac {A}{m}}={\frac {N_{A}\ln 2}{\mu \cdot T_{1/2}}}.

Arvoa kutsutaan radionuklidin vaimennusvakioksi (tai vaimennusvakioksi). Sen käänteislukua kutsutaan elinajaksi (yhtyy puoliintumisajan kanssa kertoimen 1 / ln 2 ≈ 1 / 0,69 ≈ 1,44 sisällä ; sen fysikaalinen merkitys on aika, jonka aikana radionuklidin määrä vähenee e kertaa). $\lambda ={\frac {\ln 2}{T_{{1/2))))$ $\tau =1/\lambda ={\frac {T_{{1/2}}}{\ln 2}}$

Usein käytännössä on tarpeen ratkaista käänteinen ongelma - määrittää näytteen muodostavan radionuklidin puoliintumisaika. Eräs menetelmä tämän ongelman ratkaisemiseksi, joka sopii lyhyille puoliintumisajoille, on mitata tutkimuslääkkeen aktiivisuutta eri aikavälein. Pitkien puoliintumisaikojen määrittämiseksi, kun aktiivisuus on käytännössä vakio mittauksen aikana, on tarpeen mitata hajoavan radionuklidin aktiivisuus ja atomien lukumäärä [3] :

T_{{1/2}}={\frac {N_{0}\ln 2}{A}}.

Esimerkkejä

Radium-226 :n ominaisaktiivisuus on 1 Ci/g.
Tyypillinen radonin tilavuusaktiivisuus ilmassa mantereiden yli on 10…100 Bq/m³.
Cesium-137 :n pinta-aktiivisuus Tšernobylin ydinvoimalan 30 kilometrin vyöhykkeellä saavuttaa kymmeniä Ci/km².

Muistiinpanot

↑ Radioaktiivisen lähteen aktiivisuus // Physical Encyclopedia : [5 osana] / Ch. toim. A. M. Prokhorov . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1: Aharonov - Bohm-ilmiö - Pitkät rivit. - S. 39. - 707 s. - 100 000 kappaletta.
↑ Tässä oletetaan, että aine koostuu joko identtisistä radioaktiivisista atomeista tai molekyyleistä, joista jokainen sisältää täsmälleen yhden radioaktiivisen atomin. Muussa tapauksessa N 0 on kerrottava kertoimella ν , joka on yhtä suuri kuin tietyn tyyppisten radioaktiivisten atomien keskimääräinen määrä kyseisen aineen molekyyliä kohden. Esimerkiksi superraskaalle (tritium)vedelle T 2 O, kun lasketaan tritiumin aktiivisuutta, ν = 2 ja luonnon kaliumille laskettaessa kalium-40 :n aktiivisuutta (jonka pitoisuus luonnollisessa isotooppien seoksessa on 0,0117 %) , tämä kerroin on 1,17 × 10 −4 .
↑ Fialkov Yu. Ya. Isotooppien käyttö kemiassa ja kemianteollisuudessa. - Kiova: Teknika, 1975. - S. 52. - 240 s. - 2000 kappaletta.

Kirjallisuus

Ydinkemian ja isotooppisten menetelmien sovellukset (Isotooppilaimennusmenetelmät) // Kemian peruslait: 2 osassa. Per. englannista / Dickerson R., Gray G., Haight J. - M .: Mir, 1982. - T. II. — S. 428–429. — 652 s.

Katso myös

banaania vastaava

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Iso venäläinen Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4198348-8